空间低温制冷技术
出版时间：2014年版
内容简介
《空间低温制冷技术》重点研究与空间冷屏蔽系统有关的微重力高真空环境下空间冷屏蔽系统表面温度保持在100K以下时的空间制冷技术方法，重点研究对空间冷屏蔽系统性能有重大影响的关键因素，即微重力环境下空间冷屏蔽系统内液氮相变制冷过程中气液两相流动状态及状态参数的分布和变化规律，分析计算微重力状态下深冷剂的物性参数的变化幅度，研究空间低温流体流动过程中含气率随压力和温度的变化规律及速度分布规律，研究深冷剂在毛细材料内由表面张力驱动的热传递问题、毛细提升力和蓄液能力等问题。对低温气液两相流动状态进行动态数值模拟，研究动态两相流动过程中机械强度与传热、振动频率的变化规律，气液两相的焓、熵的变化规律，温度场、压力场的有效分布规律，研究微重力、超重力环境下以及高真空状态下深冷剂过冷沸腾及过热沸腾时的特性，从而解决模型起动加速过程中非稳态低温流体参数的变化规律及参数对模型结构设计方面的影响因素。《空间低温制冷技术》经过对气液两相流动过程的传热研究，最终确定制冷剂温度、压力、速度等参数的变化规律，从而解决能符合空间环境即微重力高真空环境中制冷装置相变制冷的理论问题。
目录
1 绪论
1.1 高超声速飞行器防御系统的发展及现状
1.1.1 国家高超声速飞行器防御系统（NMD）的组成及其技术依托
1.1.2 战区高超声速飞行器防御系统（TMD）的组成及其技术依托
1.1.3 动能拦截弹的发展与现状
1.1.4 俄罗斯国家反高超声速飞行器防御系统
1.2 高超声速飞行器技术的发展及现状
1.2.1 美国高超声速飞行器技术
1.2.2 俄罗斯高超声速飞行器技术
1.2.3 其他国家高超声速飞行器技术
1.2.4 中国高超声速飞行器技术的发展及现状
1.3 高超声速飞行器空间隐身飞行技术方法
1.3.1 高超声速飞行器隐身技术特性
1.3.2 高超声速飞行器红外隐身飞行技术
1.4 高超声速飞行器低温冷屏蔽系统的研究现状
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 国内研究现状
1.5 主要研究内容及意义
2 高超声速飞行器红外隐身技术方案
2.1 研究内容
2.1.1 红外低温冷屏蔽系统冷蒸气排放控制研究
2.1.2 红外低温冷屏蔽系统空间低温流体运动状态研究
2.1.3 红外低温冷屏蔽系统分层蓄液制冷过程研究
2.1.4 红外低温冷屏蔽系统饱和蒸气出口扩压分流技术研究
2.1.5 红外低温冷屏蔽系统近三相点制冷过程研究
2.2 研究目标
2.3 输入条件
2.4 系统模型初步方案
2.4.1 基本原理
2.4.2 基本物理模型
2.4.3 空间制冷过程分析
2.5 空间红外低温冷屏蔽系统模型
2.5.1 冷屏基本结构模型
2.5.2 主要构件物理参数计算
3 高超声速飞行器冷屏蔽系统低温吸附特性研究
3.1 可用于低温吸附的毛细材料分类
3.1.1 低温吸附实验用毛细材料
3.1.2 毛细材料内部孔隙结构
3.2 毛细材料低温吸附特性
3.2.1 低温流体毛细渗流基本概念
3.2.2 立方结构毛细吸附提升模型分析
3.3 毛细材料中流体流动控制方程
3.3.1 单相渗流过程
3.3.2 两相渗流过程
3.3.3 通用控制方程的离散
3.4 毛细材料中低温流体流场数值模拟
3.5 毛细材料对低温流体物理性能影响实验研究
3.5.1 真空度变化时液氮饱和温度变化规律
3.5.2 真空度变化时液氮稳定性实验研究
3.5.3 真空度变化时毛细材料内带绝热过热沸腾实验
3.5.4 真空度变化时毛细材料内无绝热过热沸腾实验
3.6 毛细材料吸附提升液氮实验过程
3.6.1 实验方法及装置
3.6.2 实验数据整理及分析
3.6.3 毛细材料吸附提升液氮高度
3.7 本章小结
4 冷屏蔽系统单元模型数值模拟及实验研究
4.1 单元模型对象的选取
4.2 单元模型传热数值模拟
4.3 单元模型表面温度及热流分布规律
4.3.1 蓄液高度变化时表面温度及热流分布
4.3.2 系统压力变化时表面温度及热流分布
4.3.3 联结冷却管路时表面温度及热流分布
4.3.4 辐射强度变化时表面温度及热流分布
4.3.5 冷屏蔽系统底部表面温度及热流分布
4.4 单元模型流场数值模拟
4.4.1 单元模型内无填充材料
4.4.2 单元模型内填充毛细材料
4.5 单元模型表面温度分布实验
4.6 本章小结
5 高超声速飞行器冷屏蔽系统数学模型及数值模拟
5.1 红外低温冷屏蔽系统物理模型简化
5.2 系统数学模型基本形式
5.2.1 蒸气出口管路局部参数关系式
5.2.2 绝热起动过程中系统压力与时间对应关系式
5.2.3 绝热起动过程中空间环境压力与时间对应关系式
5.2.4 中段飞行过程中系统内部流量关系式
5.3 风洞实验的数值模拟
5.3.1 穿越大气层时弹头表面流场数值模拟
5.3.2 穿越大气层时排气管路流场数值模拟
5.4 系统模型内部流场数值模拟
5.4.1 空间双进口加注系统模型流场数值模拟
5.4.2 中段飞行过程中系统模型流场数值模拟
5.4.3 2000型无底通用系统模型流场数值模拟
5.4.4 控制节流效应出口截面与系统压力对应关系
5.5 系统模型节流减压制冷过程
5.5.1 节流制冷过程分析
5.5.2 双压阀模型及其流场数值模拟
5.5.3 双压控制减压阀实验研究
5.6 本章小结
6 高超声速飞行器冷屏蔽系统实验研究
6.1 真空实验装置
6.2 静态实验研究
6.2.1 控制系统压力35.0kPa时表面温度分布
6.2.2 控制系统压力12.5 kPa时表面温度分布
6.3 动态实验研究
6.3.1 垂直旋转时表面温度分布
6.3.2 水平旋转时表面温度分布
6.4 大气环境中系统模型静态实验表面温度分布
6.5 地面实验过程与空间运行过程的差异
6.6 本章小结
7 高超声速飞行器低温红外隐身关键技术方法
7.1 红外低温冷屏蔽系统冷蒸气排放控制技术
7.2 红外低温冷屏蔽系统毛细材料低温吸附提升技术
7.3 红外低温冷屏蔽系统分层蓄液制冷技术
7.4 红外低温冷屏蔽系统饱和蒸气一次扩压分流技术
7.5 红外低温冷屏蔽系统过热蒸气二次扩压分流技术
7.6 红外低温冷屏蔽系统低温流体自密封加注技术
7.7 自增压空间低温红外辐射冷屏蔽系统
7.8 空间宽频谱隐身飞行技术方法
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
附录
后记
