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空间站流体回路因故障失效后热工特性的演变规律

雷娜  
【摘要】: 空间站流体回路是一项重要的空间站主动热控制技术,通过泵的扬程强迫流体工质在设定的管道中循环流动,实现将热量从加热部位吸入后再传送到冷却部位排出,持续不断地适应工况的变化进行可调节传热。 空间站长期在轨运行期间,流体回路可能会因某些因素而发生各种各样的故障,从而影响整个回路的热控平衡,最终影响航天员和仪器设备的正常工作。例如,流体外回路容易遭受流星的撞击,导致管道泄漏,从而影响整个回路的热工特性。 本文考虑到技术的成熟性,以单相流体回路(在整个传热过程中流体维持其相态不变)为研究对象,从流体的流动与传热角度出发,分析流体外回路发生泄漏故障后的热工特性演变规律:简单回路稳态泄漏时管内流体的温度、压力分布,泄漏孔径、泄漏位置的变化对回路热工特性的影响;简单回路非稳态泄漏时管内流体的温度、压力分布;串、并联回路的稳态、非稳态泄漏,并联回路干路泄漏和支路泄漏的分析比较和泄漏孔径的变化对并联支路泄漏的影响。 通过对流体回路发生泄漏故障后的热工特性演变规律做分析,分别得出稳态泄漏持续时间、非稳态泄漏持续时间,从而确定在轨维修的可行性,若无法实现在轨维修,则可在时间极限内完成最大工作量后安全返回地面。 本文在理论分析的基础上,采用Fortran语言编写程序,实现泄漏故障后热工特性演变规律的数值分析,对空间站流体回路技术有一定的参考价值。


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