Моделирование двухфазного контура теплопереноса централизованной системы теплоотвода российского сегмента международной космической станции в условиях космического полета

• Автор: Семенцов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦСТО PC МКС

1.1. Актуальность задачи моделирования ДФК в условиях космического полета

1.1.1. Перспективы использования СТР КА с двухфазным теплоносителем в контуре

1.1.2. Обоснование необходимости проведения летного эксперимента. Элементы ДФК, чувствительные

к гравитации

1.2. Современное состояние разработок по моделированию

СТР с двухфазным теплоносителем в контуре
1.2.1. Анализ зарубежных работ по математическому моделированию ДФК в космической и атомной промышленности
1.2.1.1. SINDA/FLUINT - теплогидравлический код, предназначенный для моделирования систем терморегулирования наземных и космических аппаратов
1.2.1.2. RELAP 5 - теплогидравлический код для моделирования
систем терморегулирования атомных электростанций
1.2.1.3. ATHLET - теплогидравлический код для моделирования
систем терморегулирования атомных электростанций
1.2.1.4. Анализ принципов математического моделирования,
принятых в зарубежных теплогидравлических кодах
1.2.1.5. Выводы
1.2.2. Анализ экспериментальных исследований ДФК
в NASA и ESA
1.2.2.1. ДФК с вращающимся устройством разделения и перекачивания жидкости (NASA)
1.2.2.2. ДФК с двухфазным насосом (NASA)
1.2.2.3. ДФК с капиллярной прокачкой (ESA)
1.2.2.4. Выводы
1.3. Постановка задачи моделирования ЦСТО PC МКС
1.3.1. Общие задачи моделирования ЦСТО
1.3.2. Цели и задачи математического моделирования ДФК.
Проблема адекватности математического моделирования
1.3.3. Цели и задачи физического моделирования ДФК

1.3.3.1. Проблемы физического моделирования
1.3.3.2. Отличие функционального аналога СТС
от функциональной модели СТС
1.3.3.3. Требования к функциональному аналогу СТС
1.3.3.4. Цели и задачи физического моделирования ДФК -функционального аналога ЦСТО
2. МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦСТО РС МКС
2.1. Летная экспериментальная установка - функциональный
аналог ДФК ЦСТО
2.1.1. Описание летной экспериментальной установки
2.1.2. Компоновка ЛЭУ-1М на транспортно-грузовом корабле «Прогресс М»
2.1.3. Описание условий проведения эксперимента
2.1.4. Описание стенда для исследования летной экспериментальной установки в наземных условиях
2.1.5. Обобщенная методика проведения летного эксперимента
2.2. Математическая модель летной экспериментальной
установки с использованием идеализированных
элементов
2.2.1. Общая теория математического моделирования ДФК
с использованием идеализированных элементов
2.2.1.1. Идеализированные элементы. Гидродинамические и
тепловые цепи
2.2.1.2. Система основных уравнений для расчета
нестационарных процессов
2.2.1.3. Выбор численного метода решения
2.2.1.4. Особенности математического моделирования стационарного потокораспределения
2.2.1.5. Замыкающие соотношения для математической
модели контура теплопереноса
2.2.1.6. Анализ адекватности используемой математической
модели
2.2.2. Особенности математического моделирования ЛЭУ-1М
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛОГА
ДФК ЦСТО В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
3.1. Анализ работы контура при различных тепловых нагрузках
3.2. Исследование динамики разогрева гидроаккумулятора
с тепловым регулированием

3.3. Параметрическая идентификация математической модели
блока конденсаторов и газосборника
3.3.1. Формирование вида математической модели
3.3.1.1. Наблюдаемые параметры модели
3.3.1.2. Идентифицируемые параметры модели
3.3.1.3. Независимые переменные модели
3.3.2. Программа параметрической идентификации
математической модели ТГА
3.3.2.1. Общая классификация методов идентификации
3.3.2.2. Идентификация с помощью регрессионных методов
3.3.2.3. Решение задачи МНК с использованием БУБ (сингулярного) - разложения
3.3.3. Анализ идентифицируемости модели
3.3.4. Результаты идентификации параметров математической модели контура теплопереноса летной экспериментальной установки
3.3.5. Выводы по параметрической идентификации математической модели блока конденсаторов
3.4. Параметрическая идентификация математической модели ТГА
3.4.1. Формирование вида математической модели
3.4.1.1. Наблюдаемые параметры модели
3.4.1.2. Идентифицируемые параметры модели
3.4.1.3. Независимые переменные модели
ЗАЛА. Матричное представление математической модели
3.4.2. Создание программы параметрической идентификации
математической модели ТГА
3.4.2.1. Анализ идентифицируемости модели
3.4.2.1.1. Принципы анализа идентифицируемости модели
3.4.2.1.2. Анализ идентифицируемости принятой модели ТГА
3.4.3. Качественная оценка интенсивности теплопередачи
в баке ТГА
3.4.3.1. Исходные данные
3.4.3.2. Примеры расчетов
3.4.4. Выводы по параметрической идентификации
математической модели ТГА
3.5. Выводы
4. ПРОГНОЗ ПАРАМЕТРОВ ЦСТО ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ НА ОРБИТЕ В СОСТАВЕ МКС
4.1. Описание упрощенных теплогидравлической и нодализационной схем, исходных данных и логики регулирования

1.2.2.2. ДФК с двухфазным насосом (ІЧАвА)
Следующий летный эксперимент был разработан в КАБА (Центр Джонсона) для проведения на борту корабля “Шаттл” [33]. Схема экспериментальной установки представлена на рис.1.2-2.
Уникальной особенностью предложенной схемы являлось использование двухфазного насоса, который осуществляет прокачку жидкой и паровой фаз без использования внешних источников тепла для кипения и конденсации, что позволяет моделировать систему терморегулирования мощностью 25 кВт при помощи контура мощностью 500 Вт,
Рис. 1
Другими особенностями экспериментальной установки являлись:
- раздельное измерение расходов паровой и жидкой фаз;
- четыре секции с прямыми адиабатными каналами (трубами) различных диаметров (1, 7/8, 3/4 и 5/8 дюйма) для изучения свойств двухфазных потоков;