轻型空间相机支撑桁架的精确控温

由于长焦距相机中支撑桁架的温度变化会降低光学系统成像质量,本文研究了空间相机支撑桁架的热控设计。根据某高分辨相机的结构参数、光学系统对支撑桁架温度的要求及卫星的轨道参数分析了桁架杆的吸收外热流并确定了加热功率;讨论了桁架热平衡公式,并确认桁架杆的轴向温差主要与桁架杆加热片功率和加热片粘贴位置有关。在对桁架杆简化数学模型理论分析的基础上,得到了杆的温差方程,进而提出两种满足支撑桁架精确控温的热设计方法:增大加热片面积和增加杆的等效导热率。实验证明了新型导热材料PGS(Pyrolytic Graphite Sheet)可以很好地满足支撑桁架等效导热率及轻型化的要求,使用0.076mm厚的PGS时,可以将支撑桁架的轴向温差由7.9℃减小为0.83℃,且每根桁架杆质量只增加12g。最后,通过热分析模型进行仿真实验,证明了理论分析的正确性,通过对桁架杆温差测量试验和热真空试验,验证了仿真分析结果和PGS的空间适应性。得到的结果证明了本文提出的空间桁架的精确控温方法是适用且有效的。

抗磁悬浮气流能量收集器的结构优化

基于高定向热解石墨(HOPG)板和法拉第电磁感应定律,设计了一种抗磁悬浮气流能量收集器。通过仿真研究了提升磁铁的半径和厚度对该收集器轴向结构尺寸的影响,对该收集器的结构进行了研究,以探索其在结构尺寸优化方面的潜力。通过改变提升磁铁的半径,将其与悬浮磁铁在平衡位置处的位移、所受合力和势能联系起来,得到了很明显的合力和势能的变化趋势图。通过联合仿真研究了提升磁铁的半径和厚度、HOPG板的半径和厚度对最大单稳悬浮间距的影响。通过上述结构优化分析,制备的能量收集器可以点亮由60个发光二极管组成的郑州大学图标样式的矩阵灯。在实验条件下,该抗磁悬浮气流能量收集器所输出的最高峰值电压可达1.294 V,平均功率可达60.67 mW。

一种进口石墨箔低温热导率的测量

介绍了一套真空环境的热导率测试实验装置,测量了一种进口热解石墨箔在液氮温区到室温范围内的热导率。通过功率修正的方法得到了石墨薄膜热导率与温度的关系,平均误差在5%以内,为工程应用提供了数据支持。

基于微通道扁管复合冷却电池热管理仿真分析

为解决锂离子电池在高温环境下寿命衰减的问题,设计了一种基于微通道扁管的电池热管理系统,并对其冷却能力进行了理论分析和数值模拟。微通道扁管冷却型电池模块在最大连续放电倍率下的最高温度为32.22℃,最大温差7.05℃。为降低电池模块温度的不均匀性,进一步开发了结合相变材料和热解石墨片的两种复合冷却热管理系统。改善后的复合冷却模型可将电池的最高温度控制在26.16℃,最大温差控制在0.95℃。

基于永磁体离心量对磁悬浮热解石墨片光驱转动现象的研究

磁悬浮热解石墨片的光驱转动提供了一种光能向动能转换的途径,对该现象的研究在能量转换领域中具有重要意义。使用等效磁荷法计算永磁体磁场的空间分布,接着对热解石墨片的受力、扭矩及势能分布进行了理论计算。基于此,对圆形热解石墨片在嵌套的圆柱形永磁体上的光驱转动现象进行计算分析和解释。研究发现,当嵌套的圆柱形永磁体严格同轴时,圆形热解石墨片在激光照射下不会发生光驱转动现象。但嵌套的永磁体在装配时不可避免地会产生一定的偏心量,导致磁场分布不对称,使得圆形热解石墨片的扭矩随着激光照射点呈周期性变化,因此产生了光驱转动现象。