用于批产卫星的稀疏红外灯阵空间热流模拟方法

针对批产卫星的空间外热流模拟,文章提出稀疏红外灯阵模拟方法。首先根据13169X/98型红外灯管的物理特性以及热流模拟需求进行数值分析,获得其平面热流分布规律;然后在真空设备中对数值计算的准确性进行试验验证,并总结红外灯管热流分布特性;通过对比不同控温方式,寻求匹配红外灯阵输出特性的最佳控制方法,使控温区域内的热流<3 W/m2;最后,以热流不均匀性引起卫星表面舱板温度梯度<3℃为约束条件,优化设计稀疏红外灯阵的数量与布局。结果表明:在灯管覆盖系数<5%的情况下,能实现热流模拟的偏差<3%,证明可以用较少的灯管实现外热流的较均匀模拟。

微纳卫星热状态仿真及分析

卫星热控系统通过调节星上热量收集、转移、排放的过程,从而达到控制星体温度水平和温度稳定性的目的,对卫星进行在轨热状态分析和依据分析结果进行热控措施调节与评估至关重要。针对低轨微纳卫星热状态分析的关键问题,给出了卫星在轨时刻所受空间外热流的计算方法,在此基础上,综合考虑温度影响因素和传热特点,建立了卫星外壳、辐射器、内环境和内外部单机的瞬时温度计算模型。以一低轨微纳卫星为例进行仿真计算,对结果进行了分析与讨论,为进一步深入研究卫星的热控设计提供了快速、简便的分析方法。

地下近邻平行精密恒温隧道间传热的模拟研究

针对某大科学工程地下3条近邻隧道运行时的隧道间传热进行了研究,分析了单条运行、2条运行及3条同时运行模式下隧道围护结构热流密度和周围土壤温度场的差异。结果表明:各运行模式下,初始第1个月内热流密度下降最快,可达90%以上;不同运行模式下6个月后隧道间传热开始出现明显差异,最大值是最小值的115%,而不同模式运行10年后,最大值是最小值的268%;当隧道运行数量和运行顺序不同时,热流密度衰减不同,隧道运行数量越多、距离越近,相互影响就越大,且围护结构热流密度越低。

空间光学遥感器热试验外热流模拟及程控实现

以某太阳同步轨道空间光学遥感器为例,阐述了空间外热流分析计算、热平衡试验外热流模拟以及外热流程控加载的全过程。首先,总结了空间光学遥感器外热流模拟的完整流程。其次,简要介绍了太阳辐射、地球反照、地球红外辐射三种空间外热流的计算方法。然后,对该空间遥感器进行了空间综合吸收外热流计算,获得了阳照区及阴影区外热流平均值。最后,确定了热平衡试验外热流的模拟方法和策略,利用Lab VIEW语言编写了程控电源开环控制程序,实现了热试验外热流的准确加载。试验结果表明,外热流值加载偏差在±2.5%以内,满足热平衡试验要求。

城市公园绿地水、热与CO_2通量观测与分析

水、热和CO2通量是评价城市绿地生态效益的重要指标。在北京海淀公园中部和边缘架设涡度相关系统,连续观测和定量研究城市公园绿地影响下的通量变化特征。结果表明,公园绿地所获得的净辐射在植被生长季节大部分用于植被的蒸散作用,潜热大于显热;而在植被非生长季节大部分用于显热,潜热数值非常小。晴天显热与潜热的比值在春季随着植被枝叶的生长逐渐减少,到夏季达到最小值约1/3,在秋季随着植被叶片枯黄逐渐变大,冬季达到数倍。公园绿地能量平衡率在52%～83%,普遍存在能量不平衡。公园中部的潜热观测值大于公园边缘,而显热小于公园边缘;公园中部CO2通量日均值为负,公园绿地是CO2汇。公园绿地在植被生长季节具有明显的降温增湿、吸收CO2等生态效应。

空间相机的热分析和热设计

空间飞行器在轨道运行过程中,除空间热沉影响外,还会受到太阳辐射、地球红外辐射和地球阳光反照等热因素作用,同时相机内部热源也会影响相机的温度.温度的变化对高分辨率航天相机光学系统成像质量影响很大·热控系统的目的是保证相机的各部分保持在各自的温度范围内·本文对相机整体进行了详细热分析计算,得出了低温、高温初期、高温末期工况以及其他一些情况下相机各部分的温度水平,为相机热控实施提供依据·

再入航天飞机表面热流密度辨识

本文给出了求解表面热流密度辨识这一热传导逆问题的顺序函数法。然后以某模型航天飞机迎风中心线上的某特征点为例 ,将航天飞机再入时的表面热流密度辨识问题简化为一维模型问题 ,用顺序函数法来对该特征点上的对流加热热流密度进行了仿真辨识 ,得到了较理想的辨识结果。

嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现

针对嫦娥五号探测器热平衡试验中面临的难题,在分析以往国内外航天器热平衡试验技术现状基础上,依据验证充分、有效与全面的原则,构建出一套探测器热平衡试验方案,提出一种基于“专用红外吸收式空间外热流模拟方式”的热平衡试验方法,设计了典型试验工况,同时优化了试验技术流程。地面热平衡试验结果结合在轨飞行数据表明:热平衡试验方案能够有效验证热控设计的正确性,专用红外吸收式外热流模拟装置偏差造成的温度影响不超过2℃,热平衡试验工况设置合理,技术流程优化,热分析模型相关性工作可使热分析模型更加准确可信。

舱外航天服空间热流分析计算

进行了舱外航天服的被动热防护性设计,了解其空间辐射换热及空间热流.分析了舱外航天服空间热交换的特点及其真空屏蔽绝热层的隔热性能,确定了航天服、地球、飞船及太阳照射方向的4种典型相对位置关系,对各相对位置下航天服的空间辐射外热流进行了分析,并建立了空间热流的计算方法,对航天服表面最大得热与漏热进行了求解.最终计算结果表明:航天服被动热防护性能对空间热流的影响很大.进行被动热防护设计首先应提高隔热性能,并适当减小表面太阳辐射吸收率与表面黑度的比值.

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明:①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。

城市公园绿地水热通量的环境影响因素定量分析

在北京近郊区海淀公园架设涡度相关仪,连续观测城市公园绿地水热通量及其环境影响因素数值日变化。分别采用神经网络、相关分析和灰关联方法研究植被生长季节影响水热通量的环境因素权重,结果表明:公园绿地水热通量受多个环境因素的综合影响,净辐射影响最大,其次是下垫面温度,再次相对湿度和气温影响潜热,风速对潜热的影响较弱,而气温和风速对显热的影响也相对较弱。神经网络方法直接给出非线性关系权值,分析结果较准确,优于统计分析方法。

城市绿地水热通量的遥感反演与实验验证

为了定量评估北京绿色奥运城市绿地建设对生态环境的改善作用,根据北京城市下垫面状况改进了SE-BAL模型地表比辐射率、地表温度参数,应用模型对北京TM遥感图像反演了城市绿地水热通量,并用涡度相关系统地面同步观测数据进行验证,模型反演值与地面观测值基本相符。秋季植被覆盖下垫面显热约为建筑区的78%,为裸土的60%;而潜热约为建筑区的1.24倍,为裸土的1.55倍;林地显热约为草地的97%,潜热为草地的1.12倍。显热随植被覆盖度Pv的增加而降低,而潜热随Pv的增加而增加;在低植被覆盖度(Pv<0.6)区域,提高Pv对降低显热、增加潜热的效果比高植被覆盖度(Pv>0.6)区域要显著。

镜反射凹面及相互可视表面的轨道外热流计算

通过对空间表面所受外热流以及镜反射表面所具有的特性的分析，提出了采用蒙特卡罗法计算镜反射凹面及镜反射相互可视表面的轨道热流的方法，并对半球凹面和两相互垂直可视平板的轨道热流进行了计算。

太阳同步圆轨道空间相机瞬态外热流计算

为了使空间相机热设计、热分析、热试验具备准确、可靠的热边界条件,对太阳同步圆轨道空间相机的瞬态外热流进行了计算。总结了卫星空间定位的6个轨道根数之间的关系,给出了太阳同步圆轨道空间定位的必要参数。针对某给定太阳同步圆轨道,采用STK软件进行了轨道面与太阳光矢量相对位置关系(β角)的计算,确定了该轨道的高、低温工况位置。归纳了空间外热流的理论计算方法,以外接于卫星平台的空间相机为例,建立了外热流计算模型,采用IDEAS/TMG模块对给定太阳同步圆轨道的高、低温工况轨道周期内瞬态外热流变化进行了分析计算,得出了太阳辐射热流、地球太阳反照热流、地球红外辐射热流在轨道周期内的详细变化曲线,得到的结果可以作为空间相机热设计、热分析及地面热试验外热流模拟的输入条件。

基于LabVIEW和HP VEE的程控电源系统设计

为提高空间相机热平衡试验的精度、效率、自动化程度及其轨道外热流模拟的真实程度,基于虚拟仪器技术,在LabVIEW 8.5和HP VEE开发环境下,设计了本系统。利用VISA与GPIB、串口通信的可编程电源通信,并根据采集到的温度数据监控整个试验过程。该系统装置简单,调节方便,适用于空间相机热平衡试验,曾在某空间相机补充热平衡实验中应用,试验结果表明:系统成功实现了对瞬变外热流模拟的自动控制。

应用涡度相关技术监测地表蒸发蒸腾量的研究进展

准确测定地表蒸发蒸腾量对于研究土壤-作物-大气系统内水循环及水资源优化管理等意义重大。测量蒸发蒸腾量的方法较多,但涡度相关法被公认为标准方法。本文简要回顾了涡度相关技术的发展历程与基本原理,概述了其优缺点,着重总结了耗水监测方面的重要成果,并从观测系统升级﹑方法改进及数据的空间拓展等方面探讨了今后的研究重点。

倾斜限制空间内池式沸腾临界热流密度分析模型研究

在对汽泡行为进行分析的基础上,以分离流模型、稳定性分析、表面能守恒为理论基础,从界面脱离机理出发,建立了临界热流密度分析模型。采用该模型对文献[1]实验工况进行计算,计算结果与5mm和8mm窄缝尺寸实验数据在定性和定量上都符合得较好;计算结果虽在定性上反映了3mm窄缝尺寸实验数据的变化趋势,但定量上却与实验数据存在一定的偏差。采用该模型对其他文献实验工况进行计算,其结果与Yang、Kim、Howard和Gribov的实验数据吻合较好,而与Guo关联式存在一定的偏差。

舱外航天服热平衡试验的外热流模拟方法

适合出舱行走的舱外航天服外形复杂,而且其空间外热流极其复杂,这样如果按照传统的热平衡试验的外热流施加方法,以热流计目标值来调节红外笼各个加热分区的功率将会带来很大的复杂性。为此,本文章提出了采用试验与计算相结合的方式来进行外热流模拟,即通过建立舱外服热试验模型,进行试验外热流分析计算来确定各个红外笼加热分区的供电功率,并根据计算结果对外热流施加情况进行统计和分析。此种外热流模拟方法在节省大量试验时间及成本的基础上,可以准确的计算出试验实际施加外热流与规定施加外热流的偏差值,提高了外热流模拟的准确性。

Monte—Carlo法在空间外热流计算中的应用──空间光学遥感器光学窗口的地球红外辐射分析计算

用Ｍｏｎｔｅ—Ｃａｒｌｏ法对空间光学遥感器的大口径光学窗口的地球红外辐射进行了分析和模拟计算。考虑了光线在外遮光罩挡光环内的多次漫反射和在光学窗口表面的镜反射，讨论了目前普遍采用的挡光环等效面假设的局限性。

空间光学遥感器的热设计实例及其仿真分析

针对结构非对称、载荷非对称以及约束非对称的空间光学遥感器进行了热设计,应用热分析软件对其进行了计算机仿真。分析了空间光学遥感器各个方向到达的平均外热流,并根据其工作模式与热控制要求,遵循"被动热控为主,主动热控为辅"的热控制策略,对空间光学遥感器进行了热设计。根据采用的热控措施,对热控系统进行了仿真分析,得到了满意的结果,验证了热设计的正确性。该研究方法对各类空间光学遥感器的热分析和热设计有一定的指导和借鉴作用。