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变域传热发汗冷却系统优化控制研究

自动化与仪器仪表 2015年第10期 22-24页

作者：王燕黄圆志兰州资源环境职业技术学院机电工程系甘肃兰州730021

为了解决变域传热发汗冷却系统中热防护、克服热障等问题。设计了一种基于径向基函数神经网络的预测算法,实现对温度场的优化控制。通过仿真结果可知,该控制策略与传统的PID控制相比有着更好的鲁棒性和稳定性。

关键词：发汗冷却模型预测算法 RBF神经网络

最小发汗量冷却系统的PID进化控制策略和实现算法

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宇航学报 2008年第4期29卷 1336-1340页

作者：朱聪超秦世引杨学实北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

针对发汗冷却系统中不可压缩发汗剂对热层温度场的优化控制问题,利用径向基函数神经网络建立了被控温度场的预测模型,构造了使发汗剂消耗量和预测温度超调量极小化的泛函性能指标,提出一种基于遗传算法的PID进化控制策略和实现算法。同... 详细信息

针对发汗冷却系统中不可压缩发汗剂对热层温度场的优化控制问题,利用径向基函数神经网络建立了被控温度场的预测模型,构造了使发汗剂消耗量和预测温度超调量极小化的泛函性能指标,提出一种基于遗传算法的PID进化控制策略和实现算法。同时,该神经网络预测器可以通过在线学习随时跟踪温度场的变化,以实现对温度场的滚动优化和进化控制。仿真结果表明,这种基于神经网络预测和遗传算法优化的PID进化控制器能够实现在几乎无烧蚀的情况下发汗剂消耗量的最小化。而且,该算法还适合于多样化的性能指标,便于求解和实现,实用性强。

关键词：遗传算法 RBF神经网络 PID 发汗冷却最优控制

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多孔发汗冷却控制及数值模拟

多孔发汗冷却控制及数值模拟

作者：李永宏大连理工大学

学位级别：硕士

多孔发汗冷却是降低高温条件下工作部件(如火箭、导弹、飞船等高速飞行器的表面)的温度的有效措施。为了使高温下工件材料表面不被烧蚀，有较长的使用寿命，而又不能改变材料的形状，采用多孔发汗冷却技术是非常有效的手段。因此，随着... 详细信息

多孔发汗冷却是降低高温条件下工作部件(如火箭、导弹、飞船等高速飞行器的表面)的温度的有效措施。为了使高温下工件材料表面不被烧蚀，有较长的使用寿命，而又不能改变材料的形状，采用多孔发汗冷却技术是非常有效的手段。因此，随着工业技术的高速发展，多孔发汗冷却技术已受到了越来越多重视。由于多孔材料结构十分复杂，所以其内部流动和换热过程也非常复杂，在研究过程中既要考虑湍流，又要考虑传热、传质甚至化学反应。内部结构不规律性，造成了内部阻力的不均匀性，所以多孔材料内部的流动与换热规律的研究非常困难。目前，多孔发汗冷却的大多数研究工作仅限于冷却剂对高温气体边界层的破坏以及使对流减弱的效果;而对多孔介质内部的传热过程及温度分布进行的研究很少。对发汗冷却问题的完整的物理模型和数学模型的描述应该包括多孔介质内部和主流区的流动与换热。因此，本文将主要工作放在多孔介质内部的传热过程规律的研究上。多孔介质由于其内部结构的复杂性和无规律性，使得传热规律的研究成为当前的重点问题，对复杂无规律的模型作适当简化是首要的任务。本文首先假定多孔介质各向均匀同性，在此基础上推导出无化学反应、不可压缩发汗剂情况下多孔材料内部流体与介质换热的能量控制方程，然后通过计算流体力学软件对多孔材料发汗冷却进行二维数值模拟计算。模拟计算了不同孔隙率和不同冷却剂流量情况下的多孔材料内部温度分布。在温度分布和速度分布分析计算的基础上，进一步揭示了多孔材料发汗冷却机理，为多孔发汗冷却在工程应用中的推广提供参考依据。

关键词：发汗冷却多孔介质控制方程二维数值模拟

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推力室多孔面板发汗冷却试验研究

火箭推进 2011年第5期37卷 9-12页

作者：高翔宇孙纪国北京航天动力研究所北京100076

为了研究液体火箭发动机推力室喷注器多孔面板发汗冷却特性,以缩比推力室挤压热试验的形式开展了多孔面板发汗冷却特性研究,试验采用常温气氢对喷注器多孔面板进行发汗冷却。发汗冷却试验共进行5次,燃烧室压力为3.9～7.6 MPa,燃烧室氢... 详细信息

为了研究液体火箭发动机推力室喷注器多孔面板发汗冷却特性,以缩比推力室挤压热试验的形式开展了多孔面板发汗冷却特性研究,试验采用常温气氢对喷注器多孔面板进行发汗冷却。发汗冷却试验共进行5次,燃烧室压力为3.9～7.6 MPa,燃烧室氢氧混合比为2.8～7.2。研究结果表明在本试验研究状态下面板燃气侧温度为680～830 K,总结了推力室多孔面板渗透率与压降的工程关系式。

关键词：发汗冷却多孔面板液体火箭发动机推力室

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推力室多孔面板氢发汗冷却传热分析

火箭推进 2012年第5期38卷 13-17页

作者：高翔宇孙纪国田原北京航天动力研究所北京100076

为了研究氢氧火箭发动机推力室喷注器多孔面板的发汗冷却特性,采用一维非热平衡能量方程模型对其进行了数值传热计算,计算模型考虑了冷却剂氢的变物性和多孔结构内固体与流体之间的对流换特征。分析总结了多孔结构固体导热率、孔隙率、... 详细信息

为了研究氢氧火箭发动机推力室喷注器多孔面板的发汗冷却特性,采用一维非热平衡能量方程模型对其进行了数值传热计算,计算模型考虑了冷却剂氢的变物性和多孔结构内固体与流体之间的对流换特征。分析总结了多孔结构固体导热率、孔隙率、颗粒特征直径和燃烧室热流密度等因素对多孔面板发汗冷却的影响。研究结果表明,选择较高导热率的多孔面板制造材料能够降低燃气侧面板温度和减小面板温度梯度;孔隙率一般在0.1～0.2为宜;随着颗粒特征直径增大冷却剂与多孔结构固体之间的换热能力明显下降,燃气侧面板温度呈先降低后升高的趋势。

关键词：发汗冷却数值计算多孔面板氢氧火箭发动机推力室

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层板发汗冷却推力室传热分析

火箭推进 2011年第1期37卷 17-21,39页

作者：黄春桃孙冰北京航空航天大学宇航学院北京100191

对于采用层板发汗冷却的推力室,为了最大限度地减少冷却剂流量,理想情况是,应根据不同轴向位置的受热情况来分配冷却剂流量,以使各处的壁面温度都控制在材料的许用温度内。本文运用有限体积法,对层板发汗冷却推力室内的燃气流动和壁面... 详细信息

对于采用层板发汗冷却的推力室,为了最大限度地减少冷却剂流量,理想情况是,应根据不同轴向位置的受热情况来分配冷却剂流量,以使各处的壁面温度都控制在材料的许用温度内。本文运用有限体积法,对层板发汗冷却推力室内的燃气流动和壁面内的传热进行了数值模拟,同时通过调节冷却剂吹风比,使各处的壁面温度都控制在材料的许用温度之内。为综合考虑发汗冷却效果,将发汗冷却的两个方面,即推力室壁面内的传热和发汗流对传热的阻隔进行了耦合求解。数值研究结果表明:推力室内壁温度越低,所需的冷却剂的吹风比越大。

关键词：层板推力室发汗冷却耦合传热数值模拟

发汗冷却系统的第二类Volterra型积分方程组及其数值解

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中国科学技术大学学报 1993年第3期23卷 310-317页

作者：杨兆吉徐燕侯杨学实中国科学技术大学中国科学技术大学北京142信箱206分箱1号

热防护层表面有烧蚀的发汗冷却控制是一个活动边界域上分布参数的非线性控制系统。在一维问题中,当冷却剂渗流是不可压缩的情形时,本文将热层发汗冷却控制的定解问题表述为第二类Volterra型积分方程组,直接用于计算热层的烧蚀规律,即热... 详细信息

热防护层表面有烧蚀的发汗冷却控制是一个活动边界域上分布参数的非线性控制系统。在一维问题中,当冷却剂渗流是不可压缩的情形时,本文将热层发汗冷却控制的定解问题表述为第二类Volterra型积分方程组,直接用于计算热层的烧蚀规律,即热层的烧蚀量和烧蚀速度随时间的变化规律,并给出热层烧蚀的开始时间和终止时间与发汗量的关系等。这一方法避免了活动边界给差分格式带来的困难,从而大大地简化了计算,减少了工作量。

关键词：发汗冷却积分方程热防护数值解

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发汗冷却控制研究数学模型

系统工程与电子技术 1996年第10期18卷 13-17页

作者：费景高航天工业总公司二院二○四所

本文根据有限单元中能量守恒原理推导发汗冷却控制研究的数学模型，并指出目前文献中的错误及产生错误的原因。

关键词：发汗冷却传热数学模型飞行试验

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发汗冷却控制系统的参数辨识

系统工程与电子技术 1996年第4期18卷 71-77页

作者：刘幸东吴清松徐燕侯杨学实中国科学技术大学力学与机械工程系

本文针对飞行器再入全程热环境的地面模拟试验和飞行实测研究，应用发汗冷却控制技术，通过热层内点温度测量，引入敏感系数，给出热层加热面表面热流的参数辨识方法，解决了这一参数辨识定解问题的不适定性。由于应用了发汗冷却控制技... 详细信息

本文针对飞行器再入全程热环境的地面模拟试验和飞行实测研究，应用发汗冷却控制技术，通过热层内点温度测量，引入敏感系数，给出热层加热面表面热流的参数辨识方法，解决了这一参数辨识定解问题的不适定性。由于应用了发汗冷却控制技术，避免了热层表面出现烧蚀，内点测温可以获得全程信息，因此为再入热环境的全程实验研究提供了实现的途径。本文参数辨识的计算结果与正问题的数值模拟结果吻合得很好。

关键词：发汗冷却热防护控制系统参数辨识飞行器