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航天产品温度试验热仿真技术探讨
发表时间:2006-12-28 刘兆宏 雷涛   来源:2005 Fluent 中国用户大会论文集
关键字:航天产品 温度试验 热仿真 
通过对环境试验技术发展趋势的分析,航天产品环境试验正逐渐向能够降低研制成本和缩短研制周期的仿真试验发展。介绍了在热仿真领域较为成熟的Icepak 软件。结合实际试验工作,给出了运用Icepak 软件进行温度试验热仿真的实例,并通过传统的温度试验验证,得出了该软件所具有的工程应用价值的结论,最后展望了温度试验热仿真技术在航天产品环境试验领域的应用前景,提出了以后的设想。

图6 t=5 分钟 试验模型中心Z 向切面温度云图

图7 t=125 分钟试验模型中心Z 向切面温度云图

    5 结论和设想

    (1) 通过对试件结构、物理特性、电器特性的精确测算,进行准确的建模,给出恰当的初边值条件,灵活运用划分网格的方法和技术,在重要部位(如温度梯度高的位置等)进行局部加密,在不规则形状处采用非结构化网格等,就能准确地仿真出试件在试验箱内热平衡后温度分布情况,还能得到热流密度、速度、压力等云图。

    (2) 能够仿真出试验箱进行温度转变的瞬态过程,得到试件在这个瞬态过程中每个时刻的变化情况。

    (3) 能够为真实的温度试验提供方案优化设计,例如:可提前仿真出试件在试验箱内的温度平衡时间以及试件在试验箱内最优试验位置。

    (4) 能够为温度试验箱设计以及航天产品贮存环境设计提供仿真模型和设计依据。

    (5) 在一些试验设备无法达到的极值试验条件下或者试验件数量少价格极其昂贵的情况下,温度试验热仿真将更能充分显示出其独特的优势。

    (6) 温度试验热仿真有别于传统的温度试验仅靠采集设备获取的试件上几个点的试验信息,它获取的是整个三维试验空间内连续点的温度、速度、压力等大量的试验信息。

    (7) 从结构相对简单的试件进行温度试验的热仿真开始,并结合传统的温度试验进行验证不断优化修正仿真模型,摸索出航天产品进行温度试验热仿真的方法和普遍规律,逐渐向复杂结构的全系统仿真过渡,提出环境试验的新方法、新思路,对保证试验的质量和安全性、提高飞航导弹的可靠性、缩短研制周期、节约研制经费都具有深远的影响和意义。

    (8) 将来如果能将电子产品的失效、故障引入到热仿真软件中,将会对环境试验产生巨大的推动作用。

    参考文献

1 陶文铨,数值传热学(第二版),西安交通大学出版社,2001.5 14-16
2 FLUENT Inc.,Icepak 4.1 Tutorial Guide, August-2003
3 FLUENT Inc.,Icepak training notes ,June-2002

 
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责任编辑:陈沁