基于ZBO技术的空间低温贮箱强化换热数值模拟研究

针对载人航天和深空探测对低温推进剂长期在轨存储技术的研究需求,提出了一种基于主动制冷技术和流体混合技术的ZBO新型空间低温贮箱,建立了微重力下低温存储系统的3D模型,对六种采用不同换热结构低温贮箱的温度场和速度场进行了数值模拟和研究。通过对比分析,发现热管位置和混合泵以及冷头的传输效率是影响低温贮箱性能的主要因素,低温贮箱结构采用单混合泵侧喷和低温热管加环肋时最高温度最低,温差最小,具有较好的冷却效果。模拟结果有助于提高低温存储系统的性能,为空间低温贮箱的优化设计提供参考依据。

应用于ZBO存储的SOFI／VD-MLI技术研究

低温推进剂长期在轨储存技术是制约航空航天探测不断深入的关键技术之一。基于变密度多层绝热的组合型绝热(SOFI/VD-MLI)技术是泡沫塑料绝热与变密度多层绝热相结合的一种新型绝热方式,其绝热效果好、质量轻,在飞行器地面发射阶段和空间在轨阶段均能发挥良好的绝热作用,广泛用于航天低温推进剂的存储。文中从国内外研究现状、结构原理等方面介绍SOFI/VD-MLI技术,重点分析SOFI/VD-MLI技术的优点和未来研究方向。

基于ZBO存储的低温储箱漏热分析

由于低温液体的存储温度很低,造成周围环境的热量漏入贮箱内部,导致低温液体的蒸发和贮箱内部压力升高。为了解决上述问题,采用被动绝热与主动制冷相结合的零蒸发无损存储(ZBO)方案,通过分析计算进入低温贮箱内的热量,包括通过储箱体、颈管及连接管路进入储箱的热量,为进一步减小漏热量及优化ZBO存储性能提供理论依据。

ZBO存储低温储箱内的压力变化模拟分析

低温推进剂在存储过程中,由于和周围环境存在较大的温差,热量漏入储箱后引起的低温推进剂蒸发不可避免造成储箱内的温度和压力的升高。当压力超过一定值,需要定期排空,从而造成低温推进剂损失。ZBO存储技术通过低温制冷机移出漏入储箱内的热量,可以有效地避免低温推进剂的蒸发损失。对储箱的漏热量进行了计算,并且对ZBO存储过程中储箱内的温度和压力变化过程进行了模拟。

ZBO(ZnO∶B)靶材烧结机理与特征的研究

用常压烧结方法，在1200℃-1350℃烧结不同含B量的掺硼氧化锌（ZBO）靶材。研究了掺杂量、烧结温度对ZBO靶材微观结构的影响。实验表明，随着烧结温度的增加。ZBO陶瓷的晶粒大小和密度逐渐增大。指出了由于B2O3的挥发，造成ZBO靶材的剩余含B量与掺B量的不符，要获得含定量B的ZBO就必须掺入大约2倍所需量的B2O3。

带有浸没喷射装置的液氢ZBO储箱温度场模拟研究

针对带有浸没喷射装置的液氢ZBO储箱,建立了二维轴对称CFD模型,预测了储箱内温度场分布,并分析了喷射装置尺寸参数对温度场的影响。计算结果表明:喷头的最佳位置位于储箱的中部,这样可以更好地通过降低液体最高温度来减小内部蒸发;喷头翼展长度增大,喷孔的总开口面积增大,同时喷射速度会降低,会导致最高温度和平均温度值有轻微的升高,翼展长度应设置在一定范围内。

低温液体无损储存技术的发展与应用

根据低温液体储存的绝热历程介绍了无损储存的多种不同方案,并针对不同的方案阐述其应用领域,指出了中国无损储存的发展方向。着重介绍了美国NASA最近提出的ZBO储存的概念,即采用高可靠性的小型制冷机和高性能多层绝热系统实现零蒸发储存,将使得进入空间的费用大为降低。为中国航天事业的发展,有必要对这一关键技术进行预先研究。

基于两相流的无损储存系统仿真与实验研究

研究了无损储存(Zero Boil-Off,ZBO)储罐内低温液体流场的变化情况,针对液氮无损储存储罐建立二维轴对称模型,以UDF程序定义蒸发冷凝模型,分别对制冷机关闭和开启两种工况下储罐内部温度场、速度场进行数值仿真计算,得到了液氮储罐内流体流动、传热等规律。结果表明:制冷机关闭工况下,氮气温度从边界到储罐中心逐渐降低,液氮在储罐漏热作用下产生涡旋,温度逐渐趋于一致;制冷机开启工况下,模拟初始阶段储罐内流场与制冷机关闭工况基本一致,后期氮气温度降低至77 K,制冷量对液氮流场影响较小。搭建液氮储罐实验平台对模拟结果进行验证,仿真计算结果与实验结果对比表明:两者结果较为吻合。

液氧零蒸发贮存逆布雷顿制冷机原理样机设计分析

针对液氧零蒸发贮存对90 K温区制冷量的需求,选择了透平—逆布雷顿制冷机的技术方案,进一步对空间应用背景的20 W@90 K逆布雷顿制冷机原理样机进行了理论研究。从工质种类的选择、质量流量、工作压力等几个方面对比,对关键部件展开热力学设计和数值模拟,分析了系统设计中不同参数对压缩机、膨胀机关键参数以及回热器效率的作用,判定了影响逆布雷顿制冷机整体效率的关键因素,确定系统关键设计参数,为采用逆布雷顿循环的空间大冷量低温制冷系统设计提供了依据。

抵制政府控制:半自治机构如何利用战略资源挑战国家协调

公共部门改革所产生的制度压力使半自治机构对改革做出了策略性的回应。荷兰和法国的机构只对部分改革措施依令照做。而对于其他改革措施则抗拒不办,这些改革规则要么被操控了,要么是达成了折中意见。对于改革的服从程度不只取决于组织结构,还取决于行动主体间的资源与权力分配。本文对荷兰所实施的荷兰独立行政机构框架法(the Dutch Kaderwet ZBO)和法国的公共政策总体评估(the French Revision Generale des Politiques Publiques)进行了比较分析。这些机构改革竞争不只是发生在机构与其上级主管部门之间,而是更多地体现在部门之间。两个国家中的机构上级主管部门都倾向于支持他们的下属机构。在荷兰,与权力相关的问题争议最多;而在法国,与资金相关的问题争议最大。