[发明专利]一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法，属于航天器热控设计领域。

背景技术

空间辐射器是热控系统的重要组成部分，常用结构为流体回路辐射器，其性能的优化是辐射器研究的重点和难点。目前流体回路辐射器散热性能的优化主要是针对提高辐射器的能质比进行，国外曾进行了大量研究，开发了复杂的优化程序，未公开且不利于应用；而国内尚无针对能质比的综合优化分析研究。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法。此方法基于辐射器能质比分析，快捷、方便，并已与相关试验数据进行了对比验证，满足精度需求。

本发明的技术解决方案是：

一种流体回路辐射器性能的能质比优化方法，步骤如下：

(1)确定所述流体回路辐射器的能量平衡关系式为：

h(Tf-T0)πDi=ϵσ(T04-Ts4)(2Hη0+0.5πDo),]]>

其中，h为对流换热系数，T_f和T₀分别为所述流体回路辐射器的工质温度和肋根温度，D_i为流体回路内径，ε为所述流体回路辐射器的表面发射率，σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数，T_s为空间热沉等效温度，H为所述流体回路辐射器的肋宽，D_o为所述流体回路的外径，η₀为所述流体回路辐射器的净肋效率且η₀＝(1-1.255ζ+1.585ζ²)ζ≤0.21，ζ为传导参数且λ为所述流体回路辐射器的材料导热系数，δ为所述流体回路辐射器的肋片厚度；

(2)通过步骤(1)中确定出的能量平衡关系式得出辐射器能质比表达式及微元段能质比表达式；

(3)利用解析法优化所述流体回路辐射器的最佳肋宽；

(4)利用步骤3得到的所述流体回路辐射器的最佳肋宽，对所述流体回路辐射器进行以能质比最大化为目标的优化，具体为：

(4.1)首先确定不同肋根温度T₀下微元能质比E_r，Δl关于不同管径数值(Di，i＝1，2...)的变化规律，做出最大微元能质比E_r，Δl关于肋根温度T₀及管径系列的曲线图；

(4.2)通过公式Q_r＝ρq_vC_p(T_in-T_out)计算不同管径(D_i，i＝1，2...)下流体回路辐射器的出口温度T_out，其中，Q_r为所述流体回路散热器的散热需求指标，ρ为流体回路工质密度，T_in为工质进口温度，q_v为工质体积流量，C_p为工质定压比热；