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低压CO2/H2O管束外凝结换热数值模拟

热力发电 2025年第03期 69-78页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室

碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径，超临界水煤制氢耦合CO2/H2O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO2/H2O混合气体，为实现零碳排放及热量回收，冷凝分离CO2/H2O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO2/H2O混合气水平叉排管... 详细信息

碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径，超临界水煤制氢耦合CO2/H2O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO2/H2O混合气体，为实现零碳排放及热量回收，冷凝分离CO2/H2O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO2/H2O混合气水平叉排管束外的冷凝换热特性，运用VOF模型、组分输运模型以及利用UDF编写的相变模型加载两相流的质量、能量和组分源项，研究了壁面液膜的形成发展过程和液滴附近流线、速度矢量、液相体积分数的分布，以及速度、蒸汽过热度和不凝气体含量对传热系数和扩散层热阻的影响。结果表明：模拟结果与实验数据相吻合，液膜热阻不随蒸汽过热度变化，但随CO2摩尔分数、入口流速和总压力的升高而减小；混合气体扩散层热阻随CO2摩尔分数和过热度的升高而增大，随入口流速的增大而减小；总传热系数随蒸汽过热度、入口流速和压力的升高而增大，随CO2摩尔分数升高而减小，且局部冷凝传热系数与液膜厚度呈负相关，提出了一种适用于低压CO2/H2O冷凝传热、传质的无因次关联式。

关键词：数值模拟 CO2/H2O混合气低压叉排管束凝结换热

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不同吸附剂的CO2/H2O吸附特性

应用化工 2025年第01期 245-251+257页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室

CO2捕集系统通过冷凝分离CO2/H2O混合气体，为实现工业化应用，亟需进一步吸附分离提纯CO2。为高效吸附分离CO2/H2O,实验研究单组分CO2和H2O在椰壳活性炭上的吸附等温线，用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO2/H2O... 详细信息

CO2捕集系统通过冷凝分离CO2/H2O混合气体，为实现工业化应用，亟需进一步吸附分离提纯CO2。为高效吸附分离CO2/H2O,实验研究单组分CO2和H2O在椰壳活性炭上的吸附等温线，用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO2/H2O在活性炭、活性氧化铝、分子筛3A、13X的吸附穿透曲线且用经典的双组分吸附模型E-L、LRC和IAST预测混合气体中CO2和H2O吸附量。结果表明，Toth模型对CO2等温线拟合精度最好，LBET模型对H2O的拟合效果较优；LRC模型预测吸附量优于E-L和IAST两种模型。

关键词：吸附 CO2/H2O 分离提纯穿透曲线吸附量

不同吸附剂的CO_(2)/H_(2)O吸附特性

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应用化工 2025年第1期54卷 245-251,257页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室北京100094

CO_(2)捕集系统通过冷凝分离CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现工业化应用,亟需进一步吸附分离提纯CO_(2)。为高效吸附分离CO_(2)/H_(2)O,实验研究单组分CO_(2)和H_(2)O在椰壳活性炭上的吸附等温线,用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸... 详细信息

CO_(2)捕集系统通过冷凝分离CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现工业化应用,亟需进一步吸附分离提纯CO_(2)。为高效吸附分离CO_(2)/H_(2)O,实验研究单组分CO_(2)和H_(2)O在椰壳活性炭上的吸附等温线,用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO_(2)/H_(2)O在活性炭、活性氧化铝、分子筛3A、13X的吸附穿透曲线且用经典的双组分吸附模型E-L、LRC和IAST预测混合气体中CO_(2)和H_(2)O吸附量。结果表明,Toth模型对CO_(2)等温线拟合精度最好,LBET模型对H_(2)O的拟合效果较优;LRC模型预测吸附量优于E-L和IAST两种模型。

关键词：吸附 CO_(2)/H_(2)O 分离提纯穿透曲线吸附量

采用Nomex套管的航天器随动式供电电缆百kW级热羽流冲击防护研究

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航天器环境工程 2025年第1期42卷 46-51页

作者：张有为姚文蕊张然姚文娟张栋戴承浩北京空间飞行器总体设计部北京100094 航天器热控全国重点实验室北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对某卫星随动式供电电缆在百kW级热羽流冲击下难以采用传统隔热型热防护产品的难题,文章提出采用Nomex套管进行热防护的设计方案。通过热分析计算选定了合适的Nomex套管产品;部件级、系统级发动机羽流试验验证结果表明,应用该方案可... 详细信息

针对某卫星随动式供电电缆在百kW级热羽流冲击下难以采用传统隔热型热防护产品的难题,文章提出采用Nomex套管进行热防护的设计方案。通过热分析计算选定了合适的Nomex套管产品;部件级、系统级发动机羽流试验验证结果表明,应用该方案可有效降低电缆温度,满足不超过200℃的防护要求,并具有50℃以上的设计余量,同时保证了电缆的热耗排散和运动功能。

关键词：航天器供电电缆热羽流冲击热防护热分析计算试验验证

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中国空间站延寿需求下机电产品在轨寿命再评估技术与展望

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北京航空航天大学学报 2025年

作者：黄首清夏侨丽许庶余溢方刘守文张兆霖北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京空间飞行器总体设计部

针对中国空间站延寿对准确定量开展机电产品在轨寿命再评估的迫切需求，在借鉴国际空间站寿命评估与延寿成功经验和中国空间站研制阶段寿命评估技术的基础上，较为系统地综述了空间站延寿需求下机电产品在轨寿命再评估技术，并给出了技... 详细信息

针对中国空间站延寿对准确定量开展机电产品在轨寿命再评估的迫切需求，在借鉴国际空间站寿命评估与延寿成功经验和中国空间站研制阶段寿命评估技术的基础上，较为系统地综述了空间站延寿需求下机电产品在轨寿命再评估技术，并给出了技术发展趋势和建议。该技术包括以地面试验数据为主和综合天地数据两类，涵盖寿命评估结果常规修正、综合动作和退化效应的寿命试验再评估、寿命试验复杂动态剖面再设计、多层级加速寿命试验与评估、综合辐照环境下寿命再评估、天地多源数据再筛选和寿命再评估、智能故障诊断和退化预测、基于天地数据迁移学习的寿命评估、基于在轨试验的寿命再评估9项具体技术。本研究体现了中国空间站进入长期在轨运营阶段后，对机电产品寿命再评估工作的新思考和新理念，将服务中国空间站延寿这一长期的系统工程。

关键词：中国空间站机电产品在轨寿命再评估地面试验数据在轨遥测数据

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基于近场热辐射的可变发射率空间辐射器技术

中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 81-87页

作者：徐德宇汪国云孟繁孔赵军明哈尔滨工业大学能源科学与工程学院北京空间飞行器总体设计部空天热物理工业和信息化部重点实验室

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题，研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型，利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流... 详细信息

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题，研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型，利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和等效发射率随电压的依变关系。在此基础上，建立了变发射率辐射器与单相流体回路耦合传热模型，仿真分析了该方案对工质温度的调控性能。结果表明，在-5～20 V的电压范围内，发射率的变化量可达0.62,保温工况下最低发射率可降至0.2以下。与单相流体回路配合使用，通过调节电压可使得全氟三乙胺工质在各种内部热负荷和外部热环境下均维持在正常工作温区(-100～50℃),提高了热控系统的适应性。虽然目前制备难度和成本较高，但随着微纳加工技术的发展，该技术有潜力服务于载人深空探测等热环境更加复杂多变的航天任务。

关键词：航天器热控制辐射器可变发射率单相流体回路电调控近场热辐射

基于遥感影像的火星尘暴时空概率分析与预报——以“天问一号”任务为例

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科学通报 2025年第1期70卷 107-120页

作者：杨茜李勃田园温埔正张江曲少杰戎昭金山东大学空间科学与物理学院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室威海264209 北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星... 详细信息

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星车供电不足.为保障火星探测任务着陆过程的安全,应开展火星尘暴事件的时空概率分析并对着陆前的尘暴事件进行预报.本文以中国首次火星探测任务“天问一号”为例,开展了:(1)基于长时间序列(MY24~28)火星遥感影像(MDGMs)来提取尘暴对象和尘暴序列,建立乌托邦平原(Utopia Planitia)研究区的尘暴时空数据库;(2)计算研究区中尘暴出现的时空概率,并对“天问一号”任务的着陆时间、地点以及“祝融号”火星车工作和休眠期内的尘暴活动进行分析评价;(3)完成“天问一号”主选和备选着陆圆的原生尘暴划分和尘暴序列的特征提取,并实现了“天问一号”任务着陆前的尘暴预报分析.未来应当结合大气环流模型模拟和计算的大气物理等参数(温度、压强、光学深度、风速和风向等)来综合研究尘暴等大气活动的机理和影响因子,以提高尘暴分析和预报的准确性以及实时性.

关键词：火星尘暴乌托邦平原天问一号时空概率尘暴预报

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空间无人系统智能精准运维: 机制、技术与应用

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中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第2期55卷 40-69页

作者：李文博梁寒玉刘切王坤朋刘成瑞刘文静张妍徐赫屿黄晓峰王彤叶志玲北京控制工程研究所北京100094 空间智能控制技术全国重点实验室北京100094 南京航空航天大学自动化学院南京211106 重庆大学自动化学院重庆400044 西南科技大学信息工程学院绵阳621010 北京空间飞行器总体设计部北京100094

运维技术是地球轨道卫星、深空探测器、高超声速飞行器、地外天体巡视器等空间无人系统实现安全可靠稳定运行的重要保障.针对现有远程集中运维方式存在的执行效率偏低、精准程度不高等问题,本文提出了一种支持隐私保护的分布式云边协同... 详细信息

运维技术是地球轨道卫星、深空探测器、高超声速飞行器、地外天体巡视器等空间无人系统实现安全可靠稳定运行的重要保障.针对现有远程集中运维方式存在的执行效率偏低、精准程度不高等问题,本文提出了一种支持隐私保护的分布式云边协同运维机制,为解决“资源配置不充分、先验知识不完备、信息交互不安全”等挑战提供了一种有效途径.在此基础上,同时关注“数据、模型与算法”人工智能技术的三大核心要素,重点针对数据增强、状态监测、异常检测、故障诊断、健康评估、寿命预测等空间无人系统智能精准运维6项关键核心技术的研究现状与应用情况进行了汇总与梳理.最后,结合未来航天型号任务需求以及人工智能技术发展态势,对空间无人系统智能精准运维技术未来可能的发展趋势进行了分析与展望.

关键词：空间无人系统智能精准运维云边协同机制隐私保护

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基于LSTM-DDPG的再入制导方法

系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 268-279页

作者：闫循良王宽张子剑王培臣西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室陕西西安710072 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对现有基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的再入制导方法计算精度较差,对强扰动条件适应性不足等问题,在DDPG算法训练框架的基础上,提出一种基于长短期记忆-DDPG(long short term memory-DDPG,LST... 详细信息

针对现有基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的再入制导方法计算精度较差,对强扰动条件适应性不足等问题,在DDPG算法训练框架的基础上,提出一种基于长短期记忆-DDPG(long short term memory-DDPG,LSTM-DDPG)的再入制导方法。该方法采用纵、侧向制导解耦设计思想,在纵向制导方面,首先针对再入制导问题构建强化学习所需的状态、动作空间;其次,确定决策点和制导周期内的指令计算策略,并设计考虑综合性能的奖励函数;然后,引入LSTM网络构建强化学习训练网络,进而通过在线更新策略提升算法的多任务适用性;侧向制导则采用基于横程误差的动态倾侧反转方法,获得倾侧角符号。以美国超音速通用飞行器(common aero vehicle-hypersonic,CAV-H)再入滑翔为例进行仿真,结果表明:与传统数值预测-校正方法相比,所提制导方法具有相当的终端精度和更高的计算效率优势;与现有基于DDPG算法的再入制导方法相比,所提制导方法具有相当的计算效率以及更高的终端精度和鲁棒性。

关键词：再入滑翔制导强化学习深度确定性策略梯度长短期记忆网络