用于定标黑体的相变热沉实验研究与数值分析
2021-10-26李亚宁韩东司泽田郑明瑞
机械制造与自动化 2021年5期
关键词:实验
李亚宁,韩东,司泽田,郑明瑞
(南京航空航天大学 能源与动力学院, 江苏 南京 210016)
0 引言
黑体定标是实现红外相机在轨非均匀性校正的主要手段,其中小面源黑体多采用半导体制冷器对其进行制冷,以达到和维持定标点[1]。半导体制冷片的散热方式为风冷和水冷散热,但对于航空器件内部狭小密闭的工作环境难以正常工作[2]。与传统风冷、水冷散热技术相比,相变热沉散热技术最大的优点是较大的潜热储热能力及近乎恒温的储热、放热过程。但相变材料的导热系数低[3],导致了蓄放热过程中换热效率低,热量常常无法快速蓄存与释放。因此如何强化其传热能力,已成为学者们研究的热点。
诸多方法中,在相变装置中添加金属肋片等传热元件被认为是最简单、有效的。AKHILESH R[4]利用数值计算方法,模拟分析了利用垂直金属肋片对石蜡传热性能的强化作用。结果表明,通过添加垂直金属肋片能够大幅度地提高材料的传热性能。ISMAIL K A R等[5]分析了嵌入竖直肋片对柱状蓄热单元放热特性的影响,发现肋片的长度、数量与相变材料的过热度相对于肋片的厚度对热沉的放热时长影响更大。ARSHAD A等[6]以石蜡为相变材料,分析了体积占比都为9%、直径不同的针肋在不同的恒定热流加热下相变热沉的性能,探究了PCM的体积分数、针肋直径对热沉工作时间、热容量和导热系数的影响。HU Z P等[7]通过数值模拟研究了矩形外壳的顶部和底部的长度比对熔化过程的影响。与普通外壳相比,当长径比为5.5时,热流密度提高了45.7%。……
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