火箭捆绑机构热力耦合模型修正与虚拟验证方法

在缺少试验数据的情况下,为得到精确的火箭捆绑机构热力耦合有限元模型,提出了一种考虑建模不确定性的模型修正与虚拟验证方法。所提出的方法充分利用前期型号已有的试验数据,对尚无试验数据的在研新型号火箭捆绑机构基于通用化摩擦热理论公式进行虚拟映射、验证及修正。首先,建立前期型号的捆绑机构有限元模型,基于已有试验数据,使用贝叶斯修正算法对有限元模型进行修正;然后,建立通用化摩擦热理论模型并标定其中的待定系数,使理论模型与有限元的计算结果一致;最后,建立在研型号的有限元模型,以标定后的理论计算值为依据,验证并修正在研型号的有限元模型。将该方法用于缺少试验数据的某新型火箭捆绑机构的数字化建模及验证问题,结果表明,修正后的有限元模型具有较高的精度及可靠性。

一种双臂型低温导热带的性能研究

详细介绍了低温导热带的设计特点。从理论上分析了低温导热带的冷量传输性能和减振特性,得到通过利用高导热率材料可以有效地减小导热温差和降温时间。通过实验验证了低温导热带与制冷机和高温超导滤波器的耦合实验,耦合温差为2.5K。实验结果和理论值基本吻合,分析了造成温差的原因。根据实验结果,提出了新的改进和实施方案。

制冷机和导热带耦合作用的低温容器内BOG蒸发过程模拟分析

采用Ansys Workbench软件,对制冷机和导热带耦合作用的低温容器内BOG蒸发过程进行模拟,研究容器内流体温度场和速度场变化规律。结果表明:容器内液氮形成从侧壁到中心,温度不断降低的热分层;靠近容器壁处液氮温度场和速度场按照从上到下的顺序,从气液界面开始依次发生变化;当底部液氮发生明显的温度分层后,开始由容器底部向气液界面发展,最后液氮主体温度趋于均匀;导热带传递的热量对容器内流体温度场和速度场分布有影响,不同时刻由于气液界面附近导热带温度的不同,导致该处流体温度场形状有差异;容器底部热流体上升过程中在导热带下端的容器底部处形成涡旋,涡旋破碎后的热流体沿导热带两侧向气液界面运动。

一种大功率连续波磁控管的高频电磁场与热应力场耦合分析

本文发展一种应用于大功率连续波磁控管腔体的高频电磁场热应力场耦合分析方法。首先,采用等效电路理论与数值仿真方法研究一种大功率连续波磁控管谐振系统在无隔模带、单环隔模带和双环隔模带情形下的工作模式、谐振频率和品质因数的内在关系;其次,对扇形和扇槽形阳极叶片的温度分布进行理论推导。研究发现,隔模带能够提高谐振系统的模式分隔能力,但也会增大损耗、降低品质因数;再者,通过对比不同冷却条件下谐振系统的热应力、形变、温度和谐振频率,设计出满足30 kW连续波输出磁控管散热的冷却水路和相匹配的冷却条件;最后,结合二者得到阳极叶片温度与π工作模式谐振频率间的对应关系并给出磁控管的热漂移曲线。

星载低温光学系统热控设计与飞行验证

星载长波红外相机工作时需要将整个光学系统的温度降低至-20℃以下,以减少背景红外辐射的影响。在弱导热连接结构设计的基础上,研制了Ω型柔性遮阳装置,通过直接辐冷方式实现了光学系统的低温设计;研制了鸟笼式三维导热带,实现了主镜筒的均温设计。作为国内首个在空间领域应用的低温光学系统随实践九号B星进行了在轨飞行试验,结果表明,整个光学系统温度可长期保持在-35℃~-20℃,主镜筒圆周温度差小于4℃。该热控设计方法简单有效,可以为类似星载红外光学系统的热设计提供参考。

EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析

介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。

捆带钢72AU2扁卷原因分析及机理研究

采用扫描电镜和膨胀法模拟试验对捆带钢72AU2的扁卷机理进行了研究。结果表明，低温卷取工艺下，卷取后钢卷发生贝氏体相变，相变膨胀量较大；钢卷降温冷缩作用无法抵消相变带来的体积膨胀，钢卷层间错动发生松卷，进而在自重作用下发生扁卷。采取提高卷取温度至650℃及控制层冷冷速为25℃／s等措施后，捆带钢扁卷情况得到明显改善。

一种高性能柔性导热带设计

为了实现大功率活动焦面组件与散热器的高效热耦合及焦面组件与散热器的结构解耦,设计一种由主体段柔性带和刚性端子组成的高性能柔性导热带。主体段柔性导热带通过创新的回型双向传热路径方法完成高导热性及低刚度设计。刚性端子采用轻量化设计,使其具有轻质量及高效接触传热性能。柔性导热带能实现轻质量、高导热性、低刚度和良好的隔振效果。对柔性导热带的导热、隔振和刚度等性能进行测试,并将其应用到卫星的焦面电箱组件。结果表明:柔性导热带的质量较小(300 g),导热性能为0.53 W/℃,刚度小于15 N/m,可满足活动焦面组件散热设计的高导热、低刚度等性能要求。

紫外成像光谱仪焦面CCD散热设计及验证

为保证空间紫外成像光谱仪焦面电荷耦合器件(CCD)在低温环境下的工作性能,需对焦面CCD进行散热设计。首先,根据焦面CCD的热耗、工作模式及温度要求,提出以高性能柔性石墨导热索为主要措施的散热设计方案,建立热仿真模型并进行热分析。然后,在真空环境下进行焦面CCD热平衡试验,结果显示:柔性导热索的CCD连接端与热管连接端温差仅为2.3℃,以此推算出导热索自身热阻为0.65℃/W,满足热阻小于1℃/W的指标要求,具有良好的导热性能;焦面CCD在长期工作模式下的温度为-21.4℃,满足低于-20℃的工作温度要求。仿真分析和试验结果基本一致,表明采用柔性石墨导热索结合热管的焦面CCD散热设计方案合理可行。

微小卫星高分辨率相机CCD焦面组件热控制

为了保证微小卫星高分辨率遥感器相机的成像品质,需控制焦面组件的温度水平及温度稳定性,特别是焦面CCD光学探测器件的温度控制。首先提出以相变储能与超低刚度柔性导热索相结合的焦面组件精密热控方法,对相变储能装置与石墨柔性导热索的设计及参数选取进行详细介绍;然后,建立焦面组件的热仿真模型并进行温度计算;最后,在真空环境下进行了热试验。计算与试验结果表明,焦面CCD器件长期温度为15~18.5℃,工作温升速率为0.33℃/min,具有良好的温度水平与温度稳定性;热控补偿功率≤4.8 W,约为焦面组件发热功率的1/10,可节省卫星能源消耗,验证了焦面组件热控制方法的正确性。

关于一种高纯铝冷链传热性能的试验研究

针对一种高纯铝冷链进行了设计,并对其传热能力开展了试验研究。搭建了试验验证平台及测试系统,实际测试了结构两端的温度差,并对该结构的传热特性进行了计算,同时对该结构力学特性进行测试。得出结论:该类耦合结构热导率在40 K温区可以达到950 W/m·K,适用于远距离布置和重量要求较高的场合。

浅谈电动助力车用铅酸蓄电池焊接生产工艺技术

简单介绍了电动助力车用铅酸蓄电池焊接的操作方法,手工气焊、铸焊机焊接的区别以及采用手工气焊、铸焊机焊接所生产产品质量对比,得出铸焊机焊接产品在产品一致性、节约成本、减少铅污染等方面有很大优势。

电缆包带燃烧和阻燃特性的对比分析研究

电缆阻燃包带包括有机阻燃包带和无机阻燃包带,用于绕包在各类单根电缆外层,一旦火焰接触就迅速发生一系列应激变化,防止或延缓火焰深度危及电缆。不同材质包带和阻燃效果均有差异,为对比国内外阻燃包带的性能,将通过锥形量热仪试验、差示扫描量热试验(DSC)、热失重试验(TGA)及拉伸试验分析国内无机阻燃包带与国外有机阻燃包带的性能差异。对比结果显示,无机阻燃包带的防火阻燃性能优于有机阻燃包带,但是断裂伸长率要远低于有机阻燃包带,因此需从相应的产品标准制订和施工方法等方面给予考虑和调整,以利于高性能新产品电缆防火带材的开发、推广和应用。

蓄电池设计中热效应的探讨

应用红外成像技术,研究了蓄电池设计中极板、极板上部的铅连接部件的热效应,发现极板的热效应与极耳的位置有关,而铅连接部件的热效应与其长度、散热面积和接触媒质有关。结果表明,极耳位置影响极群的高温中心和板栅腐蚀速度;铅连接部件的表面积越大越有利于散热,而随着铅连接部件的长度增加熔断电流密度减小。

导热带对低温容器内BOG再液化过程影响研究

采用有限元分析软件对容器内BOG再液化过程进行数值模拟,研究制冷机开启后导热带对流体温度场和速度场影响规律。结果显示:由于导热带长度不同,容器中产生过冷液氮的位置不同,温度场和速度场分布也有很大差异;开始流体温度分层明显,流动比较剧烈,形成了沿导热带两侧对称分布的多个涡旋,随后温度场和速度场分布趋于均匀,流动减缓,涡旋逐渐消失;但是在同一时刻,随着导热带长度的增大,温度分层减弱,导热带两侧对称分布的涡旋减少,温度和速度分布趋于均匀所需时间变短。说明导热带除传输冷量外,还可平衡流体温度场和速度场分布,消除温度分层和涡旋,防止低温液体翻滚。

捆带钢扁卷原因分析及机理探讨

捆带钢72AU2在实际生产中经常发生扁卷缺陷,导致下游无法顺利上卷生产。试验采用热膨胀法模拟捆带卷曲的相变过程对捆带钢72AU2的扁卷机理进行了探讨。结果表明:低温卷取时,卷取后钢卷相变温度较低发生贝氏体相变,相变膨胀量较大;钢卷降温冷缩作用无法抵消相变带来的体积膨胀,钢卷层间错动发生松卷,进而在自重作用下发生扁卷。在机理研究的基础上,通过提高卷取温度至650℃,延长卷筒处停留时间,控制钢卷在较高温度相变,形成铁素体加珠光体从而降低膨胀量,扩大钢卷外圈与环境温差从而增强降温冷缩效果,抑制了扁卷现象的发生。

充满率对有导热带低温容器贮存过程影响研究

采用数值模拟的方法对有导热带的低温容器进行分析,研究充满率对无损贮存热力过程的影响,得到充满率分别为65%、75%和85%时不同时刻容器内流体温度场和速度场云图。分析发现无论充满率为多少,容器内气相空间的BOG温度升高都比较快,气液界面处有明显的温度分层和速度场变化,运动比较剧烈;开始时导热带向BOG传递冷量,最后导热带向液氮主体区传递外界热量,其周围与之接触的液氮有明显的温度分层现象;充满率75%的液氮温度场和速度场变化比充满率65%的慢,比充满率85%的快。这表明有导热带的低温容器充满率越大,容器内低温液体无损贮存时间越长。