Моделирование теплового режима термоконтейнера космического аппарата на орбите

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕРМОКОНТЕЙНЕРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ОРБИТЕ

(ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ)

 

Лабораторный практикум посвящен решению конкретных задач по обеспечению теплового режима космических аппаратов и по своему содержанию охватывает большую часть вопросов, рассмотренных в разд. 1.

Практикум состоит из четырех работ, в которых последовательно рассматриваются вопросы моделирования теплового режима термоконтейнера КА на орбите с использованием двух альтернативных схем СОТР: газовой и газожидкостной.

Работа № 1 посвящена изучению и моделированию вопросов внешнего теплообмена термоконтейнера в космическом пространстве; рассматриваются модели солнечного и планетного излучений, анализируется их влияние на тепловой режим термоконтейнера на орбите.

В работе № 2 рассматриваются вопросы организации и моделирования внутреннего теплового режима термоконтейнера КА с размещенной внутри тепловыделяющей аппаратурой.

Результаты математического моделирования, проведенного в работах № 1 и 2, используются при разработке алгоритма определения проектных параметров газовой СОТР, представленного в работе № 3.

В работе № 4 рассматривается схема обеспечения теплового режима термоконтейнера с газожидкостной СОТР. На основе проведенного математического моделирования разработан и представлен алгоритм определения основных проектных параметров газожидкостной СОТР.

Лабораторные работы выполняются по индивидуальным исходным данным на основании разработанных алгоритмов для нескольких, характерных для теплового режима термоконтейнера, расчетных случаев.

Схема организации теплообмена в термоконтейнере с газовой СОТР. Объектом моделирования является термоконтейнер космического аппарата, находящегося на орбите с заданными параметрами.

Тепловой режим термоконтейнера КА на орбите определяется условиями внешнего и внутреннего теплообмена и обеспечивается активной системой терморегулирования.

Термоконтейнер имеет цилиндрическую форму с двумя полусферическими днищами, покрытыми экранно-вакуумной теплоизоляцией (см. рис. 1.3).

Цилиндрическая поверхность термоконтейнера с нанесенным на нее терморегулирующим покрытием является радиационной и используется для отвода из термоконтейнера избыточных внутренних тепловыделений работающей аппаратуры.

Заданная циклограмма энергопотребления аппаратуры (рис. 2.1) определяет уровни тепловыделений в гермоотсеке. Требуемый тепловой режим, определяемый допустимым диапазоном изменения температуры газа (), обеспечивается циркулирующим в термоконтейнере газовым теплоносителем. Охлаждение теплоносителя производится в канале радиационного теплообменника.

 

Рис. 2.1. Циклограмма энергопотребления аппаратуры термоконтейнера

 

Цель моделирования теплового режима термоконтейнера - определение проектных параметров газовой СОТР, обеспечивающей заданный тепловой режим.

Основные проектные параметры:

• поверхность радиационного теплообменника;

• массовый расход газового теплоносителя в термоконтейнере;

• термическое сопротивление ЭВТИ

Поставленная задача последовательно решается в процессе выполнения трех лабораторных работ.

 

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 3

Космического аппарата

Основные проектные параметры газовой СОТР:

• поверхность радиационного теплообменника гермоконтейнера F_p;

• расход циркулирующего в термоконтейнере теплоносителя G.

Для разработки алгоритма определения проектных параметров необходимо предварительно определиться по двум принципиальным вопросам:

1) выбрать способ регулирования теплового режима гермоконтейнера и получить расчетное соотношение для определения проектного параметра F_p применительно к выбранному способу регулирования;

2) определить характерные для определения проектных параметров расчетные случаи.

 

Лабораторная работа №4

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТЕРМОКОНТЕЙНЕРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ОРБИТЕ

(ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ)

 

Лабораторный практикум посвящен решению конкретных задач по обеспечению теплового режима космических аппаратов и по своему содержанию охватывает большую часть вопросов, рассмотренных в разд. 1.

Практикум состоит из четырех работ, в которых последовательно рассматриваются вопросы моделирования теплового режима термоконтейнера КА на орбите с использованием двух альтернативных схем СОТР: газовой и газожидкостной.

Работа № 1 посвящена изучению и моделированию вопросов внешнего теплообмена термоконтейнера в космическом пространстве; рассматриваются модели солнечного и планетного излучений, анализируется их влияние на тепловой режим термоконтейнера на орбите.

В работе № 2 рассматриваются вопросы организации и моделирования внутреннего теплового режима термоконтейнера КА с размещенной внутри тепловыделяющей аппаратурой.

Результаты математического моделирования, проведенного в работах № 1 и 2, используются при разработке алгоритма определения проектных параметров газовой СОТР, представленного в работе № 3.

В работе № 4 рассматривается схема обеспечения теплового режима термоконтейнера с газожидкостной СОТР. На основе проведенного математического моделирования разработан и представлен алгоритм определения основных проектных параметров газожидкостной СОТР.

Лабораторные работы выполняются по индивидуальным исходным данным на основании разработанных алгоритмов для нескольких, характерных для теплового режима термоконтейнера, расчетных случаев.

Схема организации теплообмена в термоконтейнере с газовой СОТР. Объектом моделирования является термоконтейнер космического аппарата, находящегося на орбите с заданными параметрами.

Тепловой режим термоконтейнера КА на орбите определяется условиями внешнего и внутреннего теплообмена и обеспечивается активной системой терморегулирования.

Термоконтейнер имеет цилиндрическую форму с двумя полусферическими днищами, покрытыми экранно-вакуумной теплоизоляцией (см. рис. 1.3).

Цилиндрическая поверхность термоконтейнера с нанесенным на нее терморегулирующим покрытием является радиационной и используется для отвода из термоконтейнера избыточных внутренних тепловыделений работающей аппаратуры.

Заданная циклограмма энергопотребления аппаратуры (рис. 2.1) определяет уровни тепловыделений в гермоотсеке. Требуемый тепловой режим, определяемый допустимым диапазоном изменения температуры газа (), обеспечивается циркулирующим в термоконтейнере газовым теплоносителем. Охлаждение теплоносителя производится в канале радиационного теплообменника.

 

Рис. 2.1. Циклограмма энергопотребления аппаратуры термоконтейнера

 

Цель моделирования теплового режима термоконтейнера - определение проектных параметров газовой СОТР, обеспечивающей заданный тепловой режим.

Основные проектные параметры:

• поверхность радиационного теплообменника;

• массовый расход газового теплоносителя в термоконтейнере;

• термическое сопротивление ЭВТИ

Поставленная задача последовательно решается в процессе выполнения трех лабораторных работ.

 

Лабораторная работа №1