系留气球整流罩散热数值仿真

摘要

目的 解决系留气球整流罩散热设计问题.方法 通过建立三维几何和离散模型,利用FLUENT开展热-流数值仿真计算,结合编制UDF同时实现整流罩外部对流、外部太阳辐射和内部对流、内部红外辐射和内部热源的实时耦合计算(双向耦合).筛选环境最严酷状态(风速、温度和太阳辐射),对系留气球整流罩在3000 m和6000 m高度的散热性能进行分析.结果 按最严酷状态进行分析后,在3000 m和6000 m工作高度,必须引入外界空气向整流罩内强制通风对流,才能保证任务设备工作环境要求.升空后,由于环境温度下降,整流罩散热增加,任务设备(雷达)散热所需引入外界通风量减少.3000 m-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为1.0 kg/s时,整流罩内部维持在39～40℃;6000 m-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为0.5 kg/s时,整流罩内部维持在25.5～26℃.整流罩上强制通风进气口应布设在任务设备发热部件下方,同时在整流罩上部和后部开设专用排气口,保证整流罩内部空气流通.结论 双向耦合计算方法可快速获取系留气球整流罩在各状态条件下的散热详情,为整流罩散热设计及内部任务设备的热设计提供详实设计依据,相比工程估算和单向耦合更加贴近实际状态,计算精度更高.双向耦合计算方法和仿真数据可为同类型系留气球整流罩散热设计提供参考.