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相变材料热控系统内部接触热阻的辨识方法研究

在相变材料热控系统的吸热融化过程中,由于材料与容器壁面之间的空穴效应形成的接触热阻,将对熔化传热形成阻尼效应。采用反演热传导反问题的方法,将参数辨识中的灵敏度法和共轭梯度法应用到实验,建立了一种可用于材料熔化过程界面稳态和瞬态接触热阻的辨识方法。模拟辨识与初步应用表明:辨识方法计算精度高、稳定性好,为精细化分析相变材料热控系统中的熔化吸热过程奠定基础。

第 2 6卷第 4期

实验流体力学 J u na fEx rme s i u d M e ha c r lo pe i nt n Fl i c nis o

Vo1 6, O .2 N .4

21 O 2年 ( ) 8月

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文章编号:1 7—8 7(0 2 0 0 40 6 29 9 2 1 ) 40 5 5

相变材料热控系统内部接触热阻的辨识方法研究 石友安,桂业伟,杜雁霞, 磊,曾钱炜祺 (国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 6 1 0 )中 2 0 0

摘要:相变材料热控系统的吸热融化过程中,在由于材料与容器壁面之间的空穴效应形成的接触热阻,对熔将化传热形成阻尼效应。采用反演热传导反问题的方法,参数辨识中的灵敏度法和共轭梯度法应用到实验,立将建了一种可用于材料熔化过程界面稳态和瞬态接触热阻的辨识方法。模拟辨识与初步应用表明:识方法计算精度辨 高、定性好,精细化分析相变材料热控系统中的熔化吸热过程奠定基础。稳为 关键词:化;触热阻;传导反问题;数辨识;变材料熔接热参相 中图分类号: 3 . 4 V4 5 1 文献标识码:A

S u y o h r a o a t r ss a c s i a i n t d n t e m lc nt c e it n e e tm to i h ha e c n e m a e i lt r a o r ld v c n t e p s— ha g t r a he m lc nt o e i e

SH1YO— n,GUIYewe。DU n x a ENG i Ua i Ya— i,Z Le,QI e— i AN W i q ( i e o n m is Re e r h a e l m e nt r,M iny ng S c a 6 1 0,Ch na Ch na A r dy a c s a c nd D veop ntCe e a a i hu n 2 00 i )

Ab t a t I h s a tce,t r m e e s i ton me hod i e ori ntf i h he m a s r c: n t i r il he pa a t re tma i t s us d f de iy ng t e t r l c nt c e it nc tt nt ra e b t e n t o ane nd t

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t he m a c nt o d v c . Th t a y a t a i n t e ma c t c r ss a e S bt i d y he t r 1 o r l e ie e s e d nd r nse t h r l on a t e it nc i o ane b

s n i vt t o n o j g t rd e tmeh d r s e tv l. Th e u t n iae t a h s e st iy meh d a d c nu a e g a in t o e p ciey i e r s ls i dc t h tt e e m e h s pr p e n t s w o k a e c r c e ie ih h g o p i fii nc t od o os d i hi r r ha a t rz d w t i h c m utng e fce y,a d c n be us d n a e

t m p o h r d c i n a c a y o li g r t o O i r ve t e p e ito c ur c fme tn a e f rPCM he ma o r ld v c . t r lc nt o e ie K e r s: b a e; h r a o t c e it nc i ve s a o du ton; a a e e s i a i n; y wo d a l t t e m lc n a t r ss a e;n r e he t c n c i p r m t r e tm to p s ha ge m a ra ha e c n t il e

致接触,而产生接触热阻。对于高温条件下的热控从

0引言 两种相互接触的固体材料的交界面,由于表面粗糙度的存在,观上会呈现出“微非一致接触”。当热流 从一种材料经过界面向另一种传递时,于“一致由非

系统而言,接触热阻的存在,一定程度上降低了传在 热效率,容易产生局部高温,引发局部热应力,至带甚来局部破坏。接触热阻已逐渐成为高温条件下热量]精确控制的一项瓶颈因素。图 2示了在不考虑接触显 热阻情况下,正二十八烷为相变材料的热控装置的以

接触”的存在,热方式将发生变化:热部分的热流传导

将向接触点处收缩,穴内的气体会带来对流传热,

空 高温情况下,接触的壁面还会发生辐射换热。这些非变化都将对热量的传递形成一种阻碍作用,现为界表 面附近的温度分布明显的降低,图 1所示。表征界如

计算与实验吸热融化过程相界面运动速度的比较。 Z

面网非一致接触而产生的阻碍热流传递作用的物理量称为接触热阻]数学定义式为:—A q, R T/。相变材料热控系统是航天器及空间飞行器常用的…种热控系统。在封装过程中,一由于材料凝固时的体积变化将导致相变材料与容器壁面之间形成非一 收稿日期:2 1 11修订日期:2 1 5 1 O1 0; 0 0 20 0 图 1微观视角下的界面传热方式 Fi. H e tt a s e n i t r a e b t e o i s i i r s o i iw g1 a r n f r i n e f c e we n s ld n m c o c p c v e

由于接触界面处传热机理复杂、响因素众多,影 譬如接触压力、面温度等,相变材料与容器之间界且

基金项目:国家自然科学基金 ( 1 7 2 8; 1 0 2 5 )四川省杰出青年基金 ( 0 1 Q0 1 ) 2 1 J 0 2

相变材料热控系统内部接触热阻的辨识方法研究

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