王飞，景加荣，李灿伦，孙松刚，祁松松，季琨，施承天

（上海卫星装备研究所，上海 200240）

引言

热沉是空间环境模拟试验设备重要组成部分，主要用于模拟太空的冷黑环境。目前国内大型空间环境模拟试验用热沉多采用肋骨翅片管结构，小型热沉多采用盘管结构。热沉供液的方式主要分为闭式循环、回收、直排等方式。大型空间环境模拟试验设备主要用于整星级热环境试验，要求热沉低温温度优100 K，其试验热负载大，要求液氮具备较高流速，确保热沉温度均匀性，多采用闭式循环、回收方式供液。小型空间环境模拟试验设备主要作为单机部组件试验，其试验热负载小，产品对于冷背景热沉的温度要求不高，考虑一次性投资节省。多采用闭式循环、回收方式供液。

国内外对于液氮管内两相流动和换热特性的相关研究较少，缺乏相应的理论依据。单巍巍等采用匀相流模型对重力自循环热沉流动压阻平衡进行分析，给出了支管直径随体积含汽化率的变化规律[1,2]；何鸿辉等建立了上升管中的一维匀相流动模拟，模拟了不同压力入口下的液氮气液两相流的流动特性[3]。金光远等对常压下空气、水在矩形通道内的两相流动进行了理论计算和试验验证，提出了基于Chen模型的Chisholm C系数方法的修正关系式[4]。本文主要对于不同流量、热负载下热沉盘管内气液流动的阻力进行理论计算和仿真，研究液氮气液两相流压阻随气液流量、干度变化特性。

1 前提

热沉结构如图1所示，其管路分为左右2套盘管，热沉直径1.25 m，长度1.3 m，盘管间距150 mm。……