空間站艙內(nèi)氣流分布特性數(shù)值模擬與熱舒適性評價.pdf

1、載人航天器技術(shù)從載人飛船、航天飛機到空間站規(guī)模的發(fā)展以及航天員在太空工作生活時間的不斷加長,要求航天器環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)不僅能夠?qū)⑴搩?nèi)環(huán)境參數(shù)控制在某一范圍之內(nèi),而且能夠保證艙內(nèi)環(huán)境具有較高的熱舒適性,以滿足航天員心理、生理需求和提高載人航天系統(tǒng)的人機工效.航天器內(nèi)部實際存在著10<'-3>~10<'-6>g0的微重力水平(g<,0>=9.8m<'2>/s),因此針對載人航天器特別是中國將來空間站艙內(nèi)的通風(fēng)空調(diào)問題,研究其在空間微重

2、力條件下通風(fēng)方式、艙內(nèi)空氣熱環(huán)境以及航天員的熱舒適問題都具有重要意義,而應(yīng)用CFD模擬技術(shù)來研究地面通風(fēng)空調(diào)問題是一種越來越受歡迎的有效手段,本文將利用商用軟件FLUENT以及AIRPAK來研究探討航天器艙內(nèi)對流換熱及熱舒適性評定問題.載人航天器艙內(nèi)微重力效應(yīng)所引起自然對流的減弱,使得艙內(nèi)通風(fēng)空調(diào)和熱舒適環(huán)境與常規(guī)的HVAC問題不同,本文首先探討了微重力的流體力學(xué)效應(yīng)和艙內(nèi)層流、湍流模型的選擇,通過封閉方腔自然對流換熱的典型問題來驗證數(shù)

3、值模擬的準確性.然后針對二維均勻上送側(cè)下回和集中式側(cè)上送側(cè)下回兩種通風(fēng)方式進行模擬,比較表明,自然對流的減弱對均勻通風(fēng)效果影響很大,使得艙內(nèi)流速偏低而不滿足要求;在一定工況下,集中式側(cè)上送側(cè)下回對稱通風(fēng)出現(xiàn)分叉解現(xiàn)象;另外在常重力下或微重力下,當Gr/Re<'2>小于某臨界值時,集中式通風(fēng)中自然對流的作用可以忽略不計.通過溫度場、速度場、能量利用系數(shù)和空氣分布特性指標對通風(fēng)氣流組織和換熱的綜合評價,認為集中式通風(fēng)換熱性能好,是優(yōu)選的通風(fēng)