低温推进剂贮箱气冷屏复合绝热结构综合优化设计

气冷屏复合绝热(VSC)结构可以有效减少低温推进剂蒸发损耗。目前尚缺乏对气冷屏复合绝热结构的综合优化设计,现有的研究方法不能准确反映出漏热量与多层变密度材料导热性能及冷屏屏位之间的关系。为此,考虑多层变密度材料导热系数随冷屏位置的变化,对复合绝热结构进行综合优化设计,研究冷屏位置和多层变密度结构的相互影响规律,分析了最佳层密度与最佳屏位。结果表明,加入气冷屏后,降低中密度区层密度,增加高密度区层密度可以进一步减少漏热量。对于不同的层密度组合,存在一个最佳屏温,当冷屏处于该温度时漏热量最小。

多层材料/气冷屏传热二维模型与绝热性能

为更加准确地指导低温贮箱多层绝热(VD-MLI)/气冷屏(VCS)复合绝热结构的设计,建立了VD-MLI/VCS二维模型.考虑了VCS内蒸气升温对绝热性能空间分布的影响,并就传统一维模型和新建二维模型的预测能力与复合绝热结构的传热规律开展了对比分析.结果显示:VCS布置于VD-MLI第16层时漏热热流最小,为0.11 W/m^(2),最小漏热处一维模型对贮箱漏热量产生9%的低估;沿氢气流动方向贮箱漏热热流从0.02 W/m^(2)升高至0.23 W/m^(2),VCS冷却效果逐渐减弱.VD-MLI/VCS绝热结构的温度场随VCS的位置改变呈现不同形式的二维分布,造成贮箱各处绝热性能不一致,建议在VD-MLI总厚度的26.7%~68.3%内布置VCS.

气冷屏复合绝热结构传热分析及屏位优化

由气冷屏、聚氨酯泡沫和变密度多层绝热组成的气冷屏复合绝热结构是一种新型的高效热防护绝热结构,通过对不同环境条件下低温贮箱气冷屏复合绝热结构的传热机理分析,推导了气冷屏复合绝热结构中屏温与屏位的数值计算关系,并在此基础上根据漏热量最小原则对气冷屏复合绝热结构中的屏位进行了优化。结果表明,随着环境条件的不同,气冷屏复合绝热机理不同,气冷屏最优位置也不同。常温常压的地面环境,气冷屏置于SOFI与VD-MLI之间时,低温贮箱漏热量最小,绝热效果最优;真空且温度变化剧烈的空间环境,气冷屏置于VD-MLI最中间时,低温贮箱漏热量最小,绝热效果最优。气冷屏复合绝热结构可进一步降低空间低温贮箱的漏热量,同时能满足地面及空间环境使用要求。

液氢箱蒸气冷却屏/仲-正转化复合结构绝热性能预测

为探析蒸气冷却屏中仲-正转化释冷对于液氢贮箱绝热性能的提升效果,建立了设置仲-正绝热转化室的VD-MLI/VCS二维模型。对复合绝热结构的传热规律和绝热性能开展了多角度分析。研究发现:仲-正转化室布置在VCS管长50%处时绝热效能最佳,贮箱漏热为0.101 W·m^(−2),相比不设置仲-正转化室减少了7.17%;绝热设计中,调整VCS位置能最多减少54.17%漏热损失,相比调整仲-正转化室位置效果更显著;沿冷蒸气流动方向,漏热量先升高、再降低,随后再次升高;增加仲-正转化室可提升VCS出口侧的绝热效果,使贮箱各处绝热性能更加均匀。该研究为液氢贮箱的复合绝热结构设计提供更加准确的理论依据和技术支撑。

一种用于冲击压缩实验并设有10K气冷屏的液氦温度低温靶

液氦的冲击压缩实验是一种获取样品氦在高温高密度下性质的可行途径.介绍了一种自研制的应用于100Pa环境中的液氦温度低温靶,该低温靶具有独立真空夹层和气冷屏的结构设计,获得了3.63K的最低温度和3.7K的稳定温度,降温过程和温度稳定性都完全满足冲击压缩实验的要求.为了研究低温靶的绝热性能,利用Fluent对低温靶热分析,计算结果与实验结果吻合较好,计算方法可以有效用于低温靶的优化设计。

空间液氦制冷器隔热屏蔽系统设计及优化

以空间液氦制冷器为研究对象,介绍了空间液氦制冷器隔热屏蔽系统的设计思路以及方法,设计了一套以气冷屏为主、包括真空多层绝热和隔热支撑结构在内的隔热屏蔽系统,并编制数值计算程序对其进行了优化。计算结果显示了气冷屏尺寸是影响制冷器内部温度场以及内胆热负荷的关键因素,提出了气冷屏尺寸的优化结果。