一种流体回路辐射器散热性能的能质比求解方法技术

一种流体回路辐射器散热性能的能质比求解方法，首先建立了辐射器传热过程能量方程式；根据能量方程式得出了辐射器肋根温度与工质温度的拟合关系式；然后给出了辐射器微元能质比表达式，可以求解辐射器各种工质温度下的微元能质比，从而得出了流体回路辐射器微元能质比关于工质温度的关系曲线；对能质比关于温度的曲线进行拟合得到微元能质比关于工质温度的拟合关系式，再建立辐射器换热的传热过程关系式，从而求解流体回路出口温度，最终得到辐射器散散热性能。本方法快捷、方便，并已与相关试验数据进行了对比验证，满足精度需求。具有很好的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于航天器热控设计领域。
技术介绍
随着载人 航天技术的发展，航天器热控系统日趋复杂。空间辐射器是热控系统的重要组成部分，高功耗航天器尤其是载人航天器均采用流体回路辐射器，辐射器的分析设计是热控设计的重要工作。由于流体回路辐射器结构较复杂，散热性能分析是辐射器设计难点。目前流体回路辐射器散热性能分析主要有以下几种方法:(I)通过热试验确定辐射器散热性能，但耗资大、周期长；(2)软件仿真方法，对建模精度要求较高；(3)全尺寸编程计算分析，等同于软件仿真，难度较大。管肋式是流体回路辐射器常用结构，其散热分析的难点在于散热过程是对流、导热与辐射的耦合作用，结构较复杂，因而以上三种辐射器分析方法均有复杂的研究过程。在热控设计中，急需一种能够实现辐射器散热性能快速计算的方法。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了。此方法基于辐射器能质比分析，快捷、方便，并已与相关试验数据进行了对比验证，满足精度需求。本专利技术的技术解决方案是:，步骤如下:(I)首先对所述流体回路辐射器进行简化假设，并根据辐射器参数得出其能量平衡关系式。确定所述流体回路辐射器的能量平衡关系式为:MJ1-Tq)nD, = εσ{τ^ -”)(2""0 + 0.5π ο)，其中，h为对流换热系数，Tf和Ttl分别为所述流体回路辐射器的工质温度和肋根温度，Di为流体回路内径，ε为所述流体回路辐射器的表面发射率，σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数，Ts为空间热沉等效温度，H为所述流体回路辐射器的肋宽，D。为所述流体回路的外径，ΠQ为所述流体回路辐射器的净肋效率且Π。= (1-1.255 ζ+L 585 ζ2) ζ ^ 0.21, ζ为传导参数且(=抓//2G/(从)，λ为所述流体回路辐射器的材料导热系数，δ为所述流体回路辐射器的肋片厚度；(2)通过步骤(I)中确定出的能量平衡关系式求解温度关系近似关系式；(3)计算所述流体回路辐射器的微元能质比；(4)通过步骤(3)，根据多个所述流体回路辐射器的实际工质温度Tf得出对应的多个微元能质比，并得到微元能质比关于实际工质温度Tf的关系曲线，之后对该关系曲线进行拟合，得到微元能质比的二次拟合曲线为Er, Δ1 = AX (Tf)2+ΒX (Tf)+C，其中A、B、C为拟合常数项；(5)通过公式= pqyCp (7；., -7:,, ;)求解所述流体回路辐射器的工质出口温度Ttjut,其中，Tin为工质进口温度，L为流体回路沿程总长度，qv为工质体积流量，Cp为工质比热，I为辐射器单位长度质量，且厂为平均微元能质比，且权利要求1.，其特征在于步骤如下: (1)确定所述流体回路辐射器的能量平衡关系式为:2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述通过步骤(2)中确定出的能量平衡关系式求解温度关系近似关系式具体为:通过多个给定的肋根温度Ttl的取值计算出对应的工质温度Tf的数值，得出Tf和Ttl的关系曲线，再对该关系曲线进行拟合得到Ttl关于Tf的近似关系式为Ttl = KTf+C，K和C为拟合常数。3.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤(3)中计算计算所述流体回路辐射器的微元能质比具体通过如下步骤进行: (2.1)根据所述流体回路辐射器的实际工质温度Tf和所述近似关系式Ttl = KTf+C，得出相应的肋根温度Ttl ； (2.2)根据净肋效率公式求解相应微元段的净肋效率nQ; Pεσ(τ:-Τ；)(2Ηη,+0.5πυυ)全文摘要，首先建立了辐射器传热过程能量方程式；根据能量方程式得出了辐射器肋根温度与工质温度的拟合关系式；然后给出了辐射器微元能质比表达式，可以求解辐射器各种工质温度下的微元能质比，从而得出了流体回路辐射器微元能质比关于工质温度的关系曲线；对能质比关于温度的曲线进行拟合得到微元能质比关于工质温度的拟合关系式，再建立辐射器换热的传热过程关系式，从而求解流体回路出口温度，最终得到辐射器散散热性能。本方法快捷、方便，并已与相关试验数据进行了对比验证，满足精度需求。具有很好的工程应用价值。文档编号G06F17/50GK103186694SQ201310032128公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日专利技术者丰茂龙, 黄家荣, 范含林, 钟奇, 范宇峰, 韩海鹰 申请人:北京空间飞行器总体设计部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体回路辐射器散热性能的能质比求解方法，其特征在于步骤如下：(1)确定所述流体回路辐射器的能量平衡关系式为：h(Tf-T0)πDi=ϵσ(T04-Ts4)(2Hη0+0.5πDo),其中，h为对流换热系数，Tf和T0分别为所述流体回路辐射器的工质温度和肋根温度，Di为流体回路内径，ε为所述流体回路辐射器的表面发射率，σ为斯忒藩?玻耳兹曼常数，Ts为空间热沉等效温度，H为所述流体回路辐射器的肋宽，Do为所述流体回路的外径，η0为所述流体回路辐射器的净肋效率且η0＝(1?1.255ζ+1.585ζ2)ζ≤0.21，ζ为传导参数且λ为所述流体回路辐射器的材料导热系数，δ为所述流体回路辐射器的肋片厚度；(2)通过步骤(1)中确定出的能量平衡关系式求解温度关系近似关系式；(3)计算所述流体回路辐射器的微元能质比；(4)通过步骤(3)，根据多个所述流体回路辐射器的实际工质温度Tf得出对应的多个微元能质比，并得到微元能质比关于实际工质温度Tf的关系曲线，之后对该关系曲线进行拟合，得到微元能质比的二次拟合曲线为Er，Δl＝A×(Tf)2+B×(Tf)+C，其中A、B、C为拟合常数项；(5)通过公式求解所述流体回路辐射器的工质出口温度Tout，其中，Tin为工质进口温度，L为流体回路沿程总长度，qv为工质体积流量，Cp为工质比热，Wr为辐射器单位长度质量且Wr=2ρfHδ+14ρfπ(Do2-Di2)+14ρπDi2,为平均微元能质比且Er,Δl‾=∫ToutTinEr,ΔldTTin-Tout=∫ToutTin(A×(T)2+B×(T)+C)dTTin-Tout;(6)根据步骤(5)中计算得到的工质出口温度Tout即可得到所述流体回路辐射器的散热性能Qr，即Qr＝ρqvCp(Tin?Tout)。FDA00002787150900012.jpg,FDA00002787150900013.jpg,FDA00002787150900015.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丰茂龙，黄家荣，范含林，钟奇，范宇峰，韩海鹰，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：