專利名稱：一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法
技術領域：
本發明涉及一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，屬于航天器熱控設計領域。
背景技術：
隨著載人 航天技術的發展，航天器熱控系統日趨復雜。空間輻射器是熱控系統的重要組成部分，高功耗航天器尤其是載人航天器均采用流體回路輻射器，輻射器的分析設計是熱控設計的重要工作。由于流體回路輻射器結構較復雜，散熱性能分析是輻射器設計難點。目前流體回路輻射器散熱性能分析主要有以下幾種方法:(I)通過熱試驗確定輻射器散熱性能，但耗資大、周期長；(2)軟件仿真方法，對建模精度要求較高；(3)全尺寸編程計算分析，等同于軟件仿真，難度較大。管肋式是流體回路輻射器常用結構，其散熱分析的難點在于散熱過程是對流、導熱與輻射的耦合作用，結構較復雜，因而以上三種輻射器分析方法均有復雜的研究過程。在熱控設計中，急需一種能夠實現輻射器散熱性能快速計算的方法。
發明內容
本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供了一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法。此方法基于輻射器能質比分析，快捷、方便，并已與相關試驗數據進行了對比驗證，滿足精度需求。本發明的技術解決方案是:一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，步驟如下:(I)首先對所述流體回路輻射器進行簡化假設，并根據輻射器參數得出其能量平衡關系式。確定所述流體回路輻射器的能量平衡關系式為:MJ1-Tq)nD, = εσ{τ^ -”)(2""0 + 0.5π ο)，其中，h為對流換熱系數，Tf和Ttl分別為所述流體回路輻射器的工質溫度和肋根溫度，Di為流體回路內徑，ε為所述流體回路輻射器的表面發射率，σ為斯忒藩-玻耳茲曼常數，Ts為空間熱沉等效溫度，H為所述流體回路輻射器的肋寬，D。為所述流體回路的外徑，ΠQ為所述流體回路輻射器的凈肋效率且Π。= (1-1.255 ζ+L 585 ζ2) ζ ^ 0.21, ζ為傳
導參數且(=抓//2G/(從)，λ為所述流體回路輻射器的材料導熱系數，δ為所述流體
回路輻射器的肋片厚度；(2)通過步驟(I)中確定出的能量平衡關系式求解溫度關系近似關系式；(3)計算所述流體回路輻射器的微元能質比；(4)通過步驟(3)，根據多個所述流體回路輻射器的實際工質溫度Tf得出對應的多個微元能質比，并得到微元能質比關于實際工質溫度Tf的關系曲線，之后對該關系曲線進行擬合，得到微元能質比的二次擬合曲線為Er, Δ1 = AX (Tf)2+ΒX (Tf)+C，其中A、B、C為擬合常數項；(5)通過公式= pqyCp (7；., -7:,, ;)求解所述流體回路輻射器的工質出
口溫度Ttjut,其中，Tin為工質進口溫度，L為流體回路沿程總長度，qv為工質體積流量，Cp為
工質比熱，I為輻射器單位長度質量，且廠為平均微元能質比，且
權利要求
1.一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，其特征在于步驟如下: (1)確定所述流體回路輻射器的能量平衡關系式為:
2.根據權利要求1所述的一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，其特征在于:所述通過步驟(2)中確定出的能量平衡關系式求解溫度關系近似關系式具體為:通過多個給定的肋根溫度Ttl的取值計算出對應的工質溫度Tf的數值，得出Tf和Ttl的關系曲線，再對該關系曲線進行擬合得到Ttl關于Tf的近似關系式為Ttl = KTf+C，K和C為擬合常數。
3.根據權利要求1所述的一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，其特征在于:所述步驟(3)中計算計算所述流體回路輻射器的微元能質比具體通過如下步驟進行: (2.1)根據所述流體回路輻射器的實際工質溫度Tf和所述近似關系式Ttl = KTf+C，得出相應的肋根溫度Ttl ； (2.2)根據凈肋效率公式求解相應微元段的凈肋效率nQ; Pεσ(τ:-Τ；)(2Ηη,+0.5πυυ)
全文摘要
一種流體回路輻射器散熱性能的能質比求解方法，首先建立了輻射器傳熱過程能量方程式；根據能量方程式得出了輻射器肋根溫度與工質溫度的擬合關系式；然后給出了輻射器微元能質比表達式，可以求解輻射器各種工質溫度下的微元能質比，從而得出了流體回路輻射器微元能質比關于工質溫度的關系曲線；對能質比關于溫度的曲線進行擬合得到微元能質比關于工質溫度的擬合關系式，再建立輻射器換熱的傳熱過程關系式，從而求解流體回路出口溫度，最終得到輻射器散散熱性能。本方法快捷、方便，并已與相關試驗數據進行了對比驗證，滿足精度需求。具有很好的工程應用價值。
文檔編號G06F17/50GK103186694SQ201310032128
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者豐茂龍, 黃家榮, 范含林, 鐘奇, 范宇峰, 韓海鷹 申請人:北京空間飛行器總體設計部