[發明專利]一種流體回路輻射器性能的能質比優化方法

在審

• 申請號: 201310033829.7
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103970970A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 豐茂龍;范含林;黃家榮;鐘奇;韓海鷹;卿恒新
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種流體回路輻射器性能的能質比優化方法，屬于航天器熱控設計領域。

背景技術

空間輻射器是熱控系統的重要組成部分，常用結構為流體回路輻射器，其性能的優化是輻射器研究的重點和難點。目前流體回路輻射器散熱性能的優化主要是針對提高輻射器的能質比進行，國外曾進行了大量研究，開發了復雜的優化程序，未公開且不利于應用；而國內尚無針對能質比的綜合優化分析研究。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種流體回路輻射器性能的能質比優化方法。此方法基于輻射器能質比分析，快捷、方便，并已與相關試驗數據進行了對比驗證，滿足精度需求。

本發明的技術解決方案是：

一種流體回路輻射器性能的能質比優化方法，步驟如下：

(1)確定所述流體回路輻射器的能量平衡關系式為：

h(Tf-T0)πDi=ϵσ(T04-Ts4)(2Hη0+0.5πDo),]]>

其中，h為對流換熱系數，T_f和T₀分別為所述流體回路輻射器的工質溫度和肋根溫度，D_i為流體回路內徑，ε為所述流體回路輻射器的表面發射率，σ為斯忒藩-玻耳茲曼常數，T_s為空間熱沉等效溫度，H為所述流體回路輻射器的肋寬，D_o為所述流體回路的外徑，η₀為所述流體回路輻射器的凈肋效率且η₀＝(1-1.255ζ+1.585ζ²)ζ≤0.21，ζ為傳導參數且λ為所述流體回路輻射器的材料導熱系數，δ為所述流體回路輻射器的肋片厚度；

(2)通過步驟(1)中確定出的能量平衡關系式得出輻射器能質比表達式及微元段能質比表達式；

(3)利用解析法優化所述流體回路輻射器的最佳肋寬；

(4)利用步驟3得到的所述流體回路輻射器的最佳肋寬，對所述流體回路輻射器進行以能質比最大化為目標的優化，具體為：

(4.1)首先確定不同肋根溫度T₀下微元能質比E_r，Δl關于不同管徑數值(Di，i＝1，2...)的變化規律，做出最大微元能質比E_r，Δl關于肋根溫度T₀及管徑系列的曲線圖；

(4.2)通過公式Q_r＝ρq_vC_p(T_in-T_out)計算不同管徑(D_i，i＝1，2...)下流體回路輻射器的出口溫度T_out，其中，Q_r為所述流體回路散熱器的散熱需求指標，ρ為流體回路工質密度，T_in為工質進口溫度，q_v為工質體積流量，C_p為工質定壓比熱；