空间泵驱单相流体回路半物理仿真技术研究

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作者 刘东晓 宁献文 《航天器环境工程》 CSCD 2024年第4期414-420,共7页

鉴于空间泵驱单相流体回路控制系统研制过程中全物理试验验证涉及的高成本、高风险,以及大气环境下等效模拟空间辐射散热行为存在的挑战,提出一种基于CAN总线的半物理仿真试验平台架构。通过空间热模型代替部分物理实物,结合单相流体回... 鉴于空间泵驱单相流体回路控制系统研制过程中全物理试验验证涉及的高成本、高风险,以及大气环境下等效模拟空间辐射散热行为存在的挑战,提出一种基于CAN总线的半物理仿真试验平台架构。通过空间热模型代替部分物理实物,结合单相流体回路辐射器地面常压等效验证方法,实现空间泵驱单相流体回路控制系统动态特性的在线快速、可信验证。试验结果表明:在3种工况下,系统控温精度普遍可以达到±0.5℃;常规PID控制策略与神经元PID控制策略的控温性能差别不大;短期瞬态高热流冲击对主回路控温点温度的影响不超过1℃。研究可为空间泵驱单相流体回路控制系统开发与验证提供一种新的技术途径。 展开更多

关键词 单相流体回路 辐射器 散热 热模型 半物理仿真

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微小航天器单相流体回路自主热控地面实验研究 被引量：11

2

作者 刘东晓 李运泽 +2 位作者 李淼 李明敏 李运华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期392-398,共7页

单相流体回路是解决微小航天器热控问题的一种重要手段,但是由于其内热源功率密度高、轨道热环境变化复杂,要求其具有高度自适应控制能力。为满足开展微小航天器单相流体回路自主热控研究的需要,提出了一种单相流体回路核心部件-微机械... 单相流体回路是解决微小航天器热控问题的一种重要手段,但是由于其内热源功率密度高、轨道热环境变化复杂,要求其具有高度自适应控制能力。为满足开展微小航天器单相流体回路自主热控研究的需要,提出了一种单相流体回路核心部件-微机械泵的PWM控制策略及实现算法,设计并搭建了其地面等效模拟实验装置,实现了该单相流体回路包括微机械泵驱动电压-压差输入输出关系、热源载荷变化及微机械泵转速变化的开环动态特性实验研究,并在此基础上完成了所提出的单相流体回路自主控制方法控制效果的地面等效模拟实验研究,达到±0.5℃以内的自主控温效果。该控制策略除了可以实现高精度自主控温以外,由于机械泵功耗基本上与热载荷成正比,还可以减少热控系统运行能耗,因而在能量供应有限的微小航天器上具有广阔应用前景。 展开更多

关键词 微小航天器 单相流体回路 热控系统 自主控制

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单相流体回路在卫星热控制中的应用研究 被引量：8

3

作者 张立 姜军 赵启伟 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期65-71,共7页

单相流体回路系统是航天器主动热控技术中的一种重要方式,文章概述了流体回路的工作原理及理论基础,总结了单相流体回路的设计思路,设计了一个可参考的流体回路方案,在SINDA/FLUINT中建立数值仿真模型进行分析计算,并评价了其应用性能,... 单相流体回路系统是航天器主动热控技术中的一种重要方式,文章概述了流体回路的工作原理及理论基础,总结了单相流体回路的设计思路,设计了一个可参考的流体回路方案,在SINDA/FLUINT中建立数值仿真模型进行分析计算,并评价了其应用性能,结果显示,将单相流体回路系统应用于卫星,可取得很好的控温效果。 展开更多

关键词 单相流体回路 热控制 仿真 卫星

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单相流体回路控温算法建模与仿真分析 被引量：7

4

作者 赵亮 满广龙 +3 位作者 曹剑峰 范宇峰 于新刚 杨素君 《航天器工程》 2011年第6期38-43,共6页

针对我国新的载人航天器在控制密封舱空气温湿度同时,要精确控制流体回路上电池等大热耗设备温度的需求,文章给出了航天器单相流体回路的PID控制、模糊增量控制和专家控制算法,解决了控温点前存在大热容和大热耗设备的流体回路控温问题... 针对我国新的载人航天器在控制密封舱空气温湿度同时,要精确控制流体回路上电池等大热耗设备温度的需求,文章给出了航天器单相流体回路的PID控制、模糊增量控制和专家控制算法,解决了控温点前存在大热容和大热耗设备的流体回路控温问题。新的单相流体回路控温算法的提出和应用,可以有效简化流体回路复杂程度,减少10%的热控质量和功耗。 展开更多

关键词 航天器 单相流体回路 PID控制 模糊增量控制 专家控制 大热容

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单相流体回路辐射器性能优化方法 被引量：5

5

作者 丰茂龙 范含林 +1 位作者 黄家荣 钟奇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期62-67,74,共7页

文章以"神舟"飞船辐射器为例,对管肋式单相流体回路辐射器的肋宽进行了优化分析。采用理论分析与数值求解相结合的方法,分析了管肋式辐射器常用性能评价方法——能质比及微元能质比(单位质量散热能力)随肋片宽度的变化规律;... 文章以"神舟"飞船辐射器为例,对管肋式单相流体回路辐射器的肋宽进行了优化分析。采用理论分析与数值求解相结合的方法,分析了管肋式辐射器常用性能评价方法——能质比及微元能质比(单位质量散热能力)随肋片宽度的变化规律;而后以提高辐射器能质比为优化目的,对辐射器肋宽进行了优化,得出了辐射器的最佳能质比对应的肋宽表达式;最后给出了"神舟"飞船辐射器优化前后的参数对比。文章对管肋式辐射器的优化设计具有很好的参考价值。 展开更多

关键词 管肋式辐射器 单相流体回路 能质比 优化设计 航天器

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卫星单相流体回路热控系统前馈PID控制 被引量：4

6

作者 宁献文 张加迅 赵欣 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期1-6,共6页

利用传热学相关理论,对卫星单相流体回路热控系统的传热机理进行了分析与简化,建立起一个包括卫星单相流体回路各热组件模型、受控对象模型与控制系统模型的系统动态热模型。针对卫星单相流体回路系统惯性比较大,温度经常超调的特点,提... 利用传热学相关理论,对卫星单相流体回路热控系统的传热机理进行了分析与简化,建立起一个包括卫星单相流体回路各热组件模型、受控对象模型与控制系统模型的系统动态热模型。针对卫星单相流体回路系统惯性比较大,温度经常超调的特点,提出在现有PID反馈控制的基础上,引入系统热负荷作为反映系统扰动信号的前馈控制,以减少系统温度的动态偏差。利用热力学模型进行了仿真研究,仿真结果表明:采用以"系统热负荷"为信号的前馈PID控制温度超调量更小,具有更好的控制性能。仿真结果也可用于指导工程设计。 展开更多

关键词 单相流体回路 动态热模型 前馈控制 PID控制 卫星

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单相流体回路地面试验研究 被引量：5

7

作者 于新刚 范宇峰 +1 位作者 黄家荣 满广龙 《航天器工程》 2012年第1期110-115,共6页

为了对流体回路系统设计参数确定提供指导,通过地面试验方法,研究了低温和外界环境变化时单相流体回路的阻力特性、工质补偿、控温算法等。介绍了地面试验系统的组成、试验方法和相关试验结果,并重点对外界环境突变时的控温结果、控温... 为了对流体回路系统设计参数确定提供指导,通过地面试验方法,研究了低温和外界环境变化时单相流体回路的阻力特性、工质补偿、控温算法等。介绍了地面试验系统的组成、试验方法和相关试验结果,并重点对外界环境突变时的控温结果、控温目标点与控温装置作用点分离时的控温震荡以及低温下补偿器的补偿能力测试结果进行了分析。试验结果表明,在外界环境剧烈变化时会出现温度过冲,过冲可达到10 oC;此外,由于控温点和控温装置作用点的分离引起的相位差,会导致系统控温失败。这些结果对载人航天器流体回路的泵、换热器设计以及工作状态分析具有一定的参考作用。 展开更多

关键词 载人航天器 单相流体回路 热控 低温 地面试验

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低温对单相流体回路的性能影响研究 被引量：4

8

作者 黄家荣 范含林 范宇峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1420-1424,共5页

系统研究了低温对单相流体回路的性能影响。提出了低温下辐射器防冻方案,给出了低温下系统流动阻力增加的计算结果及其对泵工作性能的影响,通过分析和试验验证解决了低温下补偿器因补偿能力不够导致的流体回路工作失效问题。

关键词 单相流体回路 低温 辐射器冻结 流动损失 补偿器失效

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航天器热控单相流体回路水击效应仿真研究 被引量：4

9

作者 黄磊 王福军 +1 位作者 于新刚 范宇峰 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期68-73,共6页

针对航天器单相流体回路水击效应对设备及管路的危害,文章基于特征线法提出了水击效应仿真的数学模型,建立相关边界条件和数值计算方法,对一种含并联支路的单相流体回路在阀门闭合工况进行了瞬态水击仿真分析,得到了阀门动作与水击效应... 针对航天器单相流体回路水击效应对设备及管路的危害,文章基于特征线法提出了水击效应仿真的数学模型,建立相关边界条件和数值计算方法,对一种含并联支路的单相流体回路在阀门闭合工况进行了瞬态水击仿真分析,得到了阀门动作与水击效应之间的关系和规律。分析表明:回路中阀门关闭的顺序与时间间隔会引起不同程度的水击。为此,提出流体回路先关闭上游或先开启下游阀门、同时增大阀门动作的间隔时间以抑制水击风险的方法,可为航天器单相流体回路可靠性设计提供参考。 展开更多

关键词 单相流体回路 水击 特征线法

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单相流体回路工质的试验研究 被引量：2

10

作者 张立 黄家荣 范宇峰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期45-51,共7页

介绍了单相流体回路设计中流体工质的基本性能参数与选择标准,还介绍了流体回路试验平台;比较了"神舟"飞船流体工质和混合物Secool-3工质的物理特性参数,并进行了室温工况和低温工况试验,试验结果表明Secool-3工质应用于单相... 介绍了单相流体回路设计中流体工质的基本性能参数与选择标准,还介绍了流体回路试验平台;比较了"神舟"飞船流体工质和混合物Secool-3工质的物理特性参数,并进行了室温工况和低温工况试验,试验结果表明Secool-3工质应用于单相流体回路具有较好的系统性能。 展开更多

关键词 单相流体回路 流体工质 热控制 试验研究 航天器

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I-DEAS软件在单相流体回路辐射器热分析中的应用 被引量：2

11

作者 丰茂龙 范含林 +1 位作者 黄家荣 陈江平 《航天器工程》 2012年第4期47-50,共4页

以神舟飞船单相流体回路辐射器为例,介绍了采用I-DEAS软件进行辐射器热分析研究的方法,包括建模、划分网格、计算及后处理等,并将仿真分析结果与热试验结果进行了对比。结果表明:采用I-DEAS软件对单相流体回路辐射器热分析具有很好的实... 以神舟飞船单相流体回路辐射器为例,介绍了采用I-DEAS软件进行辐射器热分析研究的方法,包括建模、划分网格、计算及后处理等,并将仿真分析结果与热试验结果进行了对比。结果表明:采用I-DEAS软件对单相流体回路辐射器热分析具有很好的实用性和计算精度,显著降低了辐射器热分析的难度,并在一定程度上简化了前期设计中热试验验证的需求。 展开更多

关键词 单相流体回路辐射器 I-DEAS软件 热分析 仿真 试验验证

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单相流体回路工质的优选研究 被引量：4

12

作者 张立 范含林 《航天器工程》 2007年第3期69-73,共5页

流体工质的选择是单相流体回路设计的一项重要内容,文章概述了流体工质的基本性能参数与选择标准,简要介绍了单相流体回路的分析计算过程,提出了能初步衡量工质优劣的一个特征性能参量热耗比F,设定3种工况条件,分别绘制了6种工质的热耗... 流体工质的选择是单相流体回路设计的一项重要内容,文章概述了流体工质的基本性能参数与选择标准,简要介绍了单相流体回路的分析计算过程,提出了能初步衡量工质优劣的一个特征性能参量热耗比F,设定3种工况条件,分别绘制了6种工质的热耗比F随温度的变化曲线,将比较结果应用于一个流体双回路系统的内回路,在SINDA/FLUINT中建立数值仿真模型,计算结果显示利用热耗比F可以对流体工质进行初步的优选。 展开更多

关键词 单相流体回路 流体工质 热耗比 数值仿真

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卫星用两种单相流体回路方案对比研究 被引量：2

13

作者 张立 姜军 赵启伟 《航天器工程》 2010年第4期35-40,共6页

单相流体回路系统是航天器主动热控技术中的一种重要方式。文章概述了流体回路的工作原理及理论基础,总结了单相流体回路的设计思路,结合某卫星型号,设计了两种流体回路方案,在SINDA/FLUINT中建立数值仿真模型进行分析计算,并比较了两... 单相流体回路系统是航天器主动热控技术中的一种重要方式。文章概述了流体回路的工作原理及理论基础,总结了单相流体回路的设计思路,结合某卫星型号,设计了两种流体回路方案,在SINDA/FLUINT中建立数值仿真模型进行分析计算,并比较了两种方案的应用性能。结果显示,将单相流体回路系统应用于卫星,可取得较好的控温效果。 展开更多

关键词 卫星 热控制 单相流体回路 数值仿真

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高适应能力单相流体回路控温特性实验研究 被引量：3

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作者 宁献文 张加迅 《航天器工程》 2009年第2期74-78,共5页

未来新型卫星平台由于飞行任务的需要,不仅可能面临姿态大范围变化导致的外热流大幅度改变,而且内部热负荷也可能同时发生大范围变化,这两点因素都要求热控系统具有更强的适应能力。而传统的以被动热控为主、电加热为辅的热设计受制于... 未来新型卫星平台由于飞行任务的需要,不仅可能面临姿态大范围变化导致的外热流大幅度改变,而且内部热负荷也可能同时发生大范围变化,这两点因素都要求热控系统具有更强的适应能力。而传统的以被动热控为主、电加热为辅的热设计受制于各种资源的限制,适应能力具有明显的不足。鉴于此,文章针对六面体构型卫星,提出一种具有高适应能力的单相流体回路方案,并据此研制出地面原理样机试验台,对系统的关键性能温控特性进行了地面试验。整个瞬态实验过程中控温精度一般都在±0.5℃以内,最大波动也基本不超过±1℃。 展开更多

关键词 卫星 单相流体回路 温度控制 实验研究

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单相流体回路系统的热性能与流动性能集成分析研究 被引量：1

15

作者 张立 范含林 《航天器工程》 2003年第4期22-28,共7页

概述了研究流体回路系统可采用的3种方法,介绍了单相流体回路热性能和流动性能的分析计算过程,并以一个流体双回路系统为例,进行了 MATIAB 编程计算与 SINDA/FLUINT 建模计算,通过对两种计算结果的比较,初步验证了利用SINDA/FLUINT 软... 概述了研究流体回路系统可采用的3种方法,介绍了单相流体回路热性能和流动性能的分析计算过程,并以一个流体双回路系统为例,进行了 MATIAB 编程计算与 SINDA/FLUINT 建模计算,通过对两种计算结果的比较,初步验证了利用SINDA/FLUINT 软件对流体回路系统进行热性能和流动性能集成仿真分析的可行性。 展开更多

关键词 单相流体回路系统 热性能 流动性能 航天器 主动热控制技术 MATLAB编程

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卫星流体回路技术的动态热模型与仿真 被引量：4

16

作者 宁献文 张加迅 赵欣 《航天器工程》 2007年第6期51-56,共6页

文章通过合理的分析与简化,建立了一个包括各热组件模型、受控对象模型以及控制系统模型的系统动态热模型,并建立了仿真程序,仿真结果表明:应用这一模型可以十分简便地计算卫星内部热源及空间外热流变化时的单相流体回路系统的温度变化... 文章通过合理的分析与简化,建立了一个包括各热组件模型、受控对象模型以及控制系统模型的系统动态热模型,并建立了仿真程序,仿真结果表明:应用这一模型可以十分简便地计算卫星内部热源及空间外热流变化时的单相流体回路系统的温度变化趋势。该动态热模型还可用于对新型控制策略做进一步的研究,指导工程设计。 展开更多

关键词 卫星 单相流体回路 控制策略 集总参数 动态热模型 仿真

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基于近场热辐射的可变发射率空间辐射器技术

17

作者 徐德宇 汪国云 +1 位作者 孟繁孔 赵军明 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第1期81-87,共7页

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题,研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型,利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和... 针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题,研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型,利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和等效发射率随电压的依变关系。在此基础上,建立了变发射率辐射器与单相流体回路耦合传热模型,仿真分析了该方案对工质温度的调控性能。结果表明,在-5~20 V的电压范围内,发射率的变化量可达0.62,保温工况下最低发射率可降至0.2以下。与单相流体回路配合使用,通过调节电压可使得全氟三乙胺工质在各种内部热负荷和外部热环境下均维持在正常工作温区(-100~50℃),提高了热控系统的适应性。虽然目前制备难度和成本较高,但随着微纳加工技术的发展,该技术有潜力服务于载人深空探测等热环境更加复杂多变的航天任务。 展开更多

关键词 航天器热控制 辐射器 可变发射率 单相流体回路 电调控近场热辐射

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基于泵变频调速的航天器热控制技术 被引量：8

18

作者 宁献文 张加迅 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期47-52,共6页

文章针对某单相流体回路地面原理样机,提出采用泵变频调速技术进行控温,并对系统控温特性进行了地面试验研究,整个瞬态试验过程中控温精度一般都在±0.3℃以内,最大波动也基本不超过±0.5℃,基于泵变频调速技术的热控制策略性... 文章针对某单相流体回路地面原理样机,提出采用泵变频调速技术进行控温,并对系统控温特性进行了地面试验研究,整个瞬态试验过程中控温精度一般都在±0.3℃以内,最大波动也基本不超过±0.5℃,基于泵变频调速技术的热控制策略性能优良、有效,试验结果可供实际工程设计参考。 展开更多

关键词 热控制 变频泵 单相流体回路 地面原理样机 航天器

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基于微元能质比的辐射器散热性能分析方法 被引量：1

19

作者 丰茂龙 范含林 +1 位作者 黄家荣 钟奇 《航天器工程》 2013年第6期65-68,共4页

对管肋式单相流体回路辐射器的散热性能计算方法进行了研究。首先建立了管肋式辐射器传热过程数学模型及微元能质比(辐射器微元段单位质量散热能力)表达式,并采用数值求解方法得出了微元能质比随工质温度呈现二次曲线的变化规律,进而提... 对管肋式单相流体回路辐射器的散热性能计算方法进行了研究。首先建立了管肋式辐射器传热过程数学模型及微元能质比(辐射器微元段单位质量散热能力)表达式,并采用数值求解方法得出了微元能质比随工质温度呈现二次曲线的变化规律,进而提出了以辐射器微元能质比为基础的辐射器散热性能分析方法,以神舟飞船辐射器为例进行了求解验证,证明采用此方法求解辐射器散热性能有效且方便快捷,具有较强的实用性和良好的工程应用价值。 展开更多

关键词 航天器 单相流体回路 管肋式辐射器 微元能质比 性能分析

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感温蜡温控阀对航天器热控系统动态性能的影响 被引量：2

20

作者 王瑾 李运泽 +1 位作者 宁献文 王浚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期734-740,共7页

为了提高航天器热控系统的控温适应能力,提出了一种基于感温蜡温控阀的单相流体回路热控方法,利用感温蜡温控阀的全自动流量、温度比例调节特性实现温度控制。通过集总参数法建立感温蜡温控阀、热源载荷和空间辐射器等部件的数学模型,... 为了提高航天器热控系统的控温适应能力,提出了一种基于感温蜡温控阀的单相流体回路热控方法,利用感温蜡温控阀的全自动流量、温度比例调节特性实现温度控制。通过集总参数法建立感温蜡温控阀、热源载荷和空间辐射器等部件的数学模型,运用数值仿真方法分析该热控系统的温度动态特性。仿真结果表明,感温蜡温控阀的布局方式,以及感温蜡熔程、时间常数和温度延迟等热特性对单相流体回路热控系统温度动态性能有显著的影响,对基于感温蜡温控阀的单相流体回路优化设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 感温蜡温控阀 航天器 热控系统 单相流体回路 热特性

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