张婉雨，吴静怡*，李春煜，王珊珊

（1.上海交通大学 制冷与低温工程研究所，上海 200240；2.上海卫星装备研究所，上海 200240）

0 引言

近年来，随着航天航空技术的不断发展，航天探测逐渐向深空迈进，这需要航天器能够在越来越恶劣的空间环境中长期生存[1−2]。为了确保航天器可以在温度较低的环境中正常运行，须在研制阶段进行大量地面热试验，提前发现工艺缺陷[3]。热循环试验因具有结构简单、运行成本低、试验周期短的优点，已越来越多地被应用于航天器地面环境试验中[4]。在低温情况下对试件模型进行缺陷诊断时，重要的一环是对其进行降温以达到试验所需温度。在整个降温过程中，不仅要求试件模型在规定时间内达到目标温度，并且要将降温过程中的温度均匀度控制在一定范围内，避免试件模型由于温度不均而产生热变形，造成损伤。

为了完成对试件模型的降温，试验系统要借助低温流体与模型间的对流换热，达到降低温度的目的。由于试验箱体尺寸大，且低温流体与模型间温差较大，故试验箱体内传热模式为以混合对流为主的导热、对流及辐射的耦合传热。针对竖直方管内的混合对流，许多学者进行了相关研究。Barletta[5−6]对充分发展段的竖直矩形通道混合对流问题进行了理论求解，并获得Nu数、Gr数和Re数间的关系。Yang等[7−8]对于竖直方管的流动及混合对流传热特性进行了研究；黄一也等[9]针对湍流状态下的混合对流进行了仿真模拟，提出了壁面Nu随Re与Gr的变化规律，并得出相应关联式。……