兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設計、動態(tài)模擬與實驗研究.pdf

1、中山大學博士學位論文兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設計、動態(tài)模擬與實驗研究姓名：莫冬傳申請學位級別：博士專業(yè)：物理化學指導教師：呂樹申20100610莫冬傳：兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設計、動態(tài)模擬與實驗研究論文接著針對某機械泵驅(qū)動的兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)進行研究，該兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)稱硅微條探測器熱控系統(tǒng)(TrackerThermalControlSystem，TTCS)，采用二氧化碳(C02)為工質(zhì)，為將在國際空間站上運行的阿爾法磁譜儀(AlphaMa

2、gneticSpectrometer2，AMS2)的硅微條探測器提供精密溫度控制。主要根據(jù)TTCS的系統(tǒng)特點分析其工作原理、建立其動態(tài)模型，并使用SINDA／FLUlNT進行求解。所建模型中的一些重要參數(shù)通過實驗來修正。對比蒸發(fā)器內(nèi)的兩相二氧化碳的壓降，修正Lockhart&Martinelli的壓降關聯(lián)式中的系數(shù)C，使之可以適用于接近超臨界的二氧化碳的壓降計算。利用所建立的TTCS的SINDA／FLUINT模型，對TTCS的優(yōu)化設計提

3、出一系列建議。主要包括：(1)通過數(shù)值模擬方法，對二氧化碳、丙烯和氨三種工質(zhì)應用于TTCS進行了研究。如果能解決某些冷工況下工質(zhì)流經(jīng)輻射器時的凍結問題，二氧化碳是目前的最佳選擇。(2)對TTCS的儲液器的控溫方式進行了數(shù)值模擬，提供了優(yōu)選方案。(3)對TTCS在極冷和極熱軌道運行時可能出現(xiàn)的問題進行討論并提供了解決方案，對雙輻射器的流量自調(diào)節(jié)特性進行了探討。論文最后建立了兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的實時動態(tài)模型。實時動態(tài)仿真(半實物仿真)與普通動

4、態(tài)仿真的區(qū)別是，前者需要采用實時仿真算法使系統(tǒng)各部件同步運轉而后者無此要求。實時動態(tài)仿真能起到連接數(shù)值模擬的虛擬世界與具體對象所在的真實世界的作用，在航空航天領域和現(xiàn)代工業(yè)有著非常重要的地位。所建立的實時動態(tài)模型借助Matlab／Simulink生成可實時運行的代碼，用于實時動態(tài)仿真。將TTCS的Simulink模型與實驗及模擬結果進行對比，吻合得較好，可用于進一步的實時動態(tài)分析；論文利用這個模型討論了TTCS儲液器和回路的耦合關系。此