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粒子雾辐射散热特性的研究

作　者: 李保成
导　师: 阮立明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程热物理
关键词: 液滴式辐射散热器粒子辐射散热特性
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

未来的空间飞行器表面需要高效的散热系统,液滴式散热器利用粒子系具有较大的面质比这一性质,在不增加体积的前提下,可以有效增加辐射散热面积,提高了散热效率。在液滴式辐射散热器中,吸收了空间飞行器中设备发热量的低蒸发压力的液体粒子雾(直径100左右)被注入到空间中,通过辐射散热冷却,收集再循环。本文对粒子辐射特性进行了详细概述,然后讨论了计算粒子雾的辐射特性的方法。使用流场分析软件STAR-CD模拟雾化的过程,并提取了速度和浓度分布等参数,然后利用有限体积法(FVM)计算了辐射强度,并代入到能量方程求解粒子雾的温度分布,进而得到整个粒子雾的散热量。本文阐述了辐射和流动耦合的物理模型,计算了一维流场下的温度分布。最后讨论了影响散热的因素,例如,吸收系数、散射系数、浓度、速度等。其中,速度对散热有很大影响,其它系数,如吸收系数、散射系数、浓度等对散热也有影响,但相对于速度其影响较小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题背景及研究的意义  8-11
  1.2 国内外的研究和发展情况及分析  11-15
    1.2.1 空间辐射散热器的国内外研究现状  11-12
    1.2.2 粒子辐射的国内外研究现状  12-15
  1.3 本课题研究内容  15-17
第2章流体分析软件STAR-CD介绍  17-35
  2.1 STAR-CD求解类型  17-21
    2.1.1 流场解析  17-18
    2.1.2 多孔介质及热耦合  18-19
    2.1.3 多相流  19-20
    2.1.4 化学反应  20-21
    2.1.5 网格解析  21
  2.2 喷嘴的相关知识  21-24
    2.2.1 喷嘴的应用范围  21-22
    2.2.2 喷雾工质的种类  22
    2.2.3 液态工质雾化方法的简单原理及分类  22-23
    2.2.4 液态工质喷射雾化机理的研究  23
    2.2.5 喷嘴性能和喷雾质量的检测  23-24
  2.3 雾化控制方程及模型  24-29
    2.3.1 基本方程  25-27
    2.3.2 湍流方程  27-29
  2.4 喷嘴流动模型  29-33
  2.5 粒子破裂模型  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章粒子辐射特性的基本理论  35-45
  3.1 微粒热辐射的特性  35-37
    3.1.1 粒子的尺度参数  35
    3.1.2 复折射率  35-36
    3.1.3 吸收、散射与衰减截面  36
    3.1.4 吸收、散射与衰减因子  36-37
  3.2 Mie理论  37-40
  3.3 粒子系辐射特性  40-43
    3.3.1 独立散射和非独立散射  40-41
    3.3.2 稀疏粒子系的辐射特性  41-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章粒子雾散热分析  45-72
  4.1 有限体积法的基本思想  45-51
    4.1.1 辐射传递方程的有限体积法  45
    4.1.2 空间离散和角度离散  45-49
    4.1.3 边界条件  49
    4.1.4 适体坐标系下有限体积法  49-51
  4.2 喷雾模拟  51-60
    4.2.1 模型建立  51-52
    4.2.2 特征分析  52
    4.2.3 雾化效果及提取数据  52-58
    4.2.4 粒子系辐射特性图  58-60
  4.3 有限体积法下的能量方程  60-70
    4.3.1 能量方程及其含义  60-61
    4.3.2 方程离散  61-62
    4.3.3 温度场计算  62-63
    4.3.4 结果分析  63-70
  4.4 本章小结  70-72
结论  72-73
参考文献  73-79
致谢  79

粒子雾辐射散热特性的研究

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