研讨课之三：热控制

1、时间总是在积淀中慢慢平静LOGOLOGOLOGO宇航器热控制模拟研究方向研究方法论文初步设想工作方向LOGO选定卫星，建立模型，并对其热控制系统进行模拟并分析。研究方向研究方向LOGO模拟：采用sinda/fluint软件建模：可采用现有3d卫星模型，或者已知结构用CAD建模。研究方法分析：采用Thermal Desktop 软件LOGO研究方法 某卫星3D模型例图：1.建模LOGO研究方法 在全球有超过25个国家、500的正版用户。应用领域：包括航空航天、电子、石油化工、生物医药、汽车等行业。2.sinda/fluint软件 SINDA/FLUINT是一个应用于复杂系统热设计分析和流体流动分

2、析的综合性有限差分、集总参数软件。LOGO研究方法2.1sinda/fluint软件介绍 SINDA/FLUINT 已经在航空航天业界提供给用户最可靠的传热与流体流动设计分析服务，所有参与 NASA 国际空间站合作项目的客户都必须使用 SINDA/FLUINT 软件进行热设计。 SINDA/FLUINT 软件是一个综合性的、通用的设计与分析工具，能够模拟电子、汽车、石油化工、航空航天等领域内存在的复杂的热/流体系统的传热过程。LOGO研究方法2.1sinda/fluint软件介绍 SINDA/FLUINT基于有限差分法，集总参数理论，离散化的经验公式，由强大的求解器SINDA/FLUINT和一

3、个功能完善的3D前后处理器Thermal Desktop所组成。LOGO研究方法2.2sinda/fluint软件应用应用领域包括： 热辐射、流固耦合传热分析、复杂管网及水力件、热管、压缩循环，多相/多组分流动(自动判别流域变化/临界热流/临界流)、旋转机械、水锤、线面接触热阻、隔热绝热材料、导热强化措施、多轴旋转或多自由度平移辐射、翅片/泵/压力损失件模拟、物理化学反应热(相变与热烧蚀)分析，半导体制冷等。LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例实例实例1 追踪红外和太阳阴影案例 在Texas A&M University 空间飞行器技术中心，工程师利用的SINDA/FLU

4、INT 产品的蒙特卡罗光线追踪能力,在此基础上给出了国际空间站（ISS）对航天飞机腹部遮挡的动态显示。两者的空间位置关系是：航天飞机有效载荷舱门对地，同速飞行的国际空间站位于航天飞机上方，遮挡住投射到航天飞机腹部的阳光。LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例实例实例2：低温热/流体模拟 在 SINDA/FLUINT 中提供了多种通用热/流体模拟工具提供了整个低温容器系统（含压力系统）的集成模拟能力。这些模型能与结构和环境的热模型建立内在联系。 这个案例对比了SINDA/FLUINT计算结果与1966年美国国家标准局的实验数据（现在的国家标准技术研究所 NIST），同时使用了

5、C&R公司的Thermal Desktop和FloCAD，用于建模和后处理。 LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例 在实验中，使用了300升压力箱提供近乎常温常压的液氢。压力箱与大气环境间装有一系列阀门的空管线隔离。管线为真空隔离的3/4英寸铜管。在起始时刻，打开一个阀门（假定是最下游处），使得液氢流动起来并充满整个管线，然后在出口处排放。 下面给出的瞬态变化规律代表了这次研究的主要内容计算结果和国家标准局的实验数据对比。LOGO研究方法1.3sinda/fluint软件应用实例数据表明： 计算得到的管线进口端注入速度稍稍快于实验结果，但在整体上，计算结果与实验数据符合程

6、度很好，尤其对最重要的参数管线完全冷却下来的时间（液氢消耗时间），模拟的非常准确。LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例 这项研究包括预测热辐射、热传导、热对流、蒸发，热传唤以及混合。许多时候，这需要相当多的软件，如果热力学分析软件，计算流体分析软件等等，这种做法的缺陷就是几种软件之间的数据传送，这使得仿真的结果产生比较大的误差。 采用SINDA/FLUINT对推进设备中的液体进行了模拟，分析的事件包括了分层、旋转和晃动。这避免了使用多个分析工具，将所有的分析集成在一个软件内。LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例实例实例5 热管、回路热管、热虹吸设备模

7、拟 C&R工具软件通常都是用来模拟复杂的两相传输设备的，这些设备包括回路热管（LHP）、毛细泵回路（CPL）、热管、蒸汽室翅片（Vapor Chamber fins）、热虹吸、回路热虹吸（LTS）。SINDA/FLUINT 是应用完整的两相流动热力学的热/流体耦合计算软件。LOGO研究方法2.3sinda/fluint软件应用实例Lockheed Martin公司的工程师Boris Yendler 和 Eva Buchan利用SINDA/FLUINT对回路热管的最低启动功率进行了预测，并成功的应用试验进行了验证。热分布网络 流体分布网络LOGO论文初步设想1.太阳能热泵热系统模拟 结合已有的试验台实验数据，对该实验条件下的系统进行模拟验证，提出适当的改进方案，然后可根据情况再进行实验验证。 LOGO论文初步设想2.对热管热环境进行模拟分析 研究方法同太阳能热泵。 已有论文参考： 回路热管的模拟及优化设计莫冬传博士研究生（中山大学化学与化学工程学院,广东广州,510275）吕树申教授（中山大学化学与化学工程学院,广东广州,510275）LOGO论文初步设想已有论文参考： 回路热管的模拟及优化设计研究目的：对回路热管进行小型化设计，使其最终