吸气式电推进(air-breathing electric propulsion,ABEP)系统使用超低轨道大气作为工质,可突破推进剂携带量对卫星使用寿命的限制瓶颈,是超低轨卫星实现长期驻留的关键技术途径之一.本文采用直接模拟蒙特卡罗(direct simulation Monte C...吸气式电推进(air-breathing electric propulsion,ABEP)系统使用超低轨道大气作为工质,可突破推进剂携带量对卫星使用寿命的限制瓶颈,是超低轨卫星实现长期驻留的关键技术途径之一.本文采用直接模拟蒙特卡罗(direct simulation Monte Carlo,DSMC)计算方法,对二维的ABEP进气道模型进行模拟.设定壁面碰撞模型为完全漫反射,在进气道的进口直径保持定值的前提下,改变进气道的长纵比、出口锥角、栅格长度和栅格层数,以分别探究这些影响因素单一作用下的进气道性能变化规律.在单一影响规律的前提下,利用遗传算法进行多目标优化,得到符合设计要求的高性能进气道设计参数,通过权重分配实现了典型高度下进气道设计中收集效率与压缩比的最优解.本研究对大气收集器产品的工程化应用具有指导意义.展开更多
应用蒙特卡洛直接模拟(direct simulation Mont Carlo,DSMC)方法数值分析具有三角粗糙元表面平行平板微通道内气体二维流动与换热。模拟表明:微通道内粗糙元对流动与换热有明显的扰动;粗糙微通道内的壁面速度滑移小于光滑微通道,并随粗...应用蒙特卡洛直接模拟(direct simulation Mont Carlo,DSMC)方法数值分析具有三角粗糙元表面平行平板微通道内气体二维流动与换热。模拟表明:微通道内粗糙元对流动与换热有明显的扰动;粗糙微通道内的壁面速度滑移小于光滑微通道,并随粗糙元变大,速度出现更为严重的跳跃,甚至出现漩涡,增加了通道内的压力损失;随粗糙元变大,气体在壁面处滞留时间变长,增加了单位质量气体与壁面之间的换热。展开更多
在德国卡尔斯鲁厄理工学院提出的KALPUREX(Karlsruhe liquid metal based pumping process for fusion reactor exhaust gases)流程中,利用直线型水银扩散泵实现对聚变堆排灰气的连续抽气,从而解决使用捕集式低温泵带来的高氚滞留量问...在德国卡尔斯鲁厄理工学院提出的KALPUREX(Karlsruhe liquid metal based pumping process for fusion reactor exhaust gases)流程中,利用直线型水银扩散泵实现对聚变堆排灰气的连续抽气,从而解决使用捕集式低温泵带来的高氚滞留量问题。为了支持直线型水银扩散泵的设计研究,基于直接模拟蒙特卡洛方法开展了直线型水银扩散泵的抽气性能模拟研究。基于早期实验中的直线型水银扩散泵结构,模拟了空气的抽气速率及水银返流率,并分析了其随压强变化的原因。针对聚变堆排灰气中可能包含的氢(作为氢同位素的代表)、氦、氖、氩等气体,分别模拟了直线型水银扩散泵的抽气性能。模拟得到的不同气体的抽气速率与气体摩尔质量间的关系基本符合理论预测。展开更多
文摘吸气式电推进(air-breathing electric propulsion,ABEP)系统使用超低轨道大气作为工质,可突破推进剂携带量对卫星使用寿命的限制瓶颈,是超低轨卫星实现长期驻留的关键技术途径之一.本文采用直接模拟蒙特卡罗(direct simulation Monte Carlo,DSMC)计算方法,对二维的ABEP进气道模型进行模拟.设定壁面碰撞模型为完全漫反射,在进气道的进口直径保持定值的前提下,改变进气道的长纵比、出口锥角、栅格长度和栅格层数,以分别探究这些影响因素单一作用下的进气道性能变化规律.在单一影响规律的前提下,利用遗传算法进行多目标优化,得到符合设计要求的高性能进气道设计参数,通过权重分配实现了典型高度下进气道设计中收集效率与压缩比的最优解.本研究对大气收集器产品的工程化应用具有指导意义.
文摘应用蒙特卡洛直接模拟(direct simulation Mont Carlo,DSMC)方法数值分析具有三角粗糙元表面平行平板微通道内气体二维流动与换热。模拟表明:微通道内粗糙元对流动与换热有明显的扰动;粗糙微通道内的壁面速度滑移小于光滑微通道,并随粗糙元变大,速度出现更为严重的跳跃,甚至出现漩涡,增加了通道内的压力损失;随粗糙元变大,气体在壁面处滞留时间变长,增加了单位质量气体与壁面之间的换热。
文摘在德国卡尔斯鲁厄理工学院提出的KALPUREX(Karlsruhe liquid metal based pumping process for fusion reactor exhaust gases)流程中,利用直线型水银扩散泵实现对聚变堆排灰气的连续抽气,从而解决使用捕集式低温泵带来的高氚滞留量问题。为了支持直线型水银扩散泵的设计研究,基于直接模拟蒙特卡洛方法开展了直线型水银扩散泵的抽气性能模拟研究。基于早期实验中的直线型水银扩散泵结构,模拟了空气的抽气速率及水银返流率,并分析了其随压强变化的原因。针对聚变堆排灰气中可能包含的氢(作为氢同位素的代表)、氦、氖、氩等气体,分别模拟了直线型水银扩散泵的抽气性能。模拟得到的不同气体的抽气速率与气体摩尔质量间的关系基本符合理论预测。
