Моделирование теплового потока в экранно-вакуумной теплоизоляции с применением уточненной математической модели


Авторы

Зинкевич В. П.*, Ненарокомов А. В.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: zvera95@list.ru
**e-mail: nenarokomovav@mai.ru

Аннотация

Развитие и усложнение космической техники предъявляет все более высокие требования к ка-честву методов проектирования систем обеспечения теплового режима и прогнозирования их характеристик. Одной из систем, чьи тепловые параметры в составе космического аппарата сложно спрогнозировать аналитически, является экранно-вакуумная теплоизоляция. Ее обжатие в ходе изготовления и монтажа требует разработки уточненной математической модели для учета ухудшения изоляционных характеристик еще на этапе проектирования изделия. В работе были приведены и проанализированы результаты моделирования экспериментальной отработки образца теплоизоляции с применением двух математических моделей: традиционной и уточ-ненной. Уточненная математическая модель учитывает увеличение теплового потока между экранами за счет теплообмена в ближнем поле, который возникает вследствие взаимодействия неоднородных электромагнитных волн вблизи излучающих тел, и по результатам моделирова-ния демонстрирует изменение изолирующих характеристик теплоизоляции.

Ключевые слова:

экранно-вакуумная теплоизоляция, тепловой поток, неоднородные волны, теплообмен в ближнем поле, радиационный теплообмен

Библиографический список

  1. Финченко В.С., Котляров Е.Ю., Иванков А.А. (ред.) Си-стемы обеспечения тепловых режимов автоматиче-ских межпланетных станций. Химки: Издательство АО «НПО Лавочкина», 2018. 400 с.
  2. Малоземов В.В. Тепловой режим космических аппа-ратов. М.: Машиностроение, 1980. 232 с.
  3. Gilmore D.G. Spacecraft Thermal Control Handbook. Vol. 1: Fundamental Technologies. The Aerospace Press; 2002. 854 p.
  4. Жунь Г.Г. Исследование сопряженного теплообмена в криососудах // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2012. № 7 (101).
  5. Okazaki S., Kawasaki H., Murakami M., et al. Influence of processing on thermal performance of space use multi-layer insulation // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2014. Vol. 28. № 2. pp. 334–342. DOI: 10.25 14/1.T4163
  6. Lin E.I., Stultz J.W., Reeve R.T. Test-Derived Effective Emit-tance for Cassini MLI Blankets and Heat Loss Characteris-tics in the Vicinity of Seams.  
  7. Kawasaki H., Okazaki S., Murakami M. et al. Effect of Size on Thermal Performance of Limited Size Multilayer Insu-lation // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2014. Vol. 28. № 2. pp. 327–333. DOI: 10.2514/1.T4152
  8. Singh D., Pandey A., Singh M. et al. Heat radiation reduc-tion in cryostats with multilayer insulation technique // Journal of Instrumentation. 2020. № 15.
  9. Дмитриев А.С. Введение в нанотеплофизику. М.: БИ-НОМ. Лаборатория знаний, 2019. 790 с.
  10. Volokitin A.I., Persson B.N.J. Radiative heat transfer and noncontact friction between nanostructures // Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2007. Vol. 177. №. 9. pp. 921–951. DOI: 10.3367/UFNr.0177.200709a.0921
  11. Nefzaoui E., Ezzahri Y., Drevillon J. et al. Maximal near-field radiative heat transfer between two plates // The European Physical Journal Applied Physics. 2013. Vol. 63. DOI: 10.1051/epjap/2013130162
  12. Biehs S., Messina R., Venkataram P.S. et al. Near-field ra-diative heat transfer in many-body systems // Reviews of Modern Physics. 2020.
  13. Зинкевич В.П., Ненарокомов А.В. Анализ влияния вза-имодействия неоднородных электромагнитных волн на теплоперенос в экранно-вакуумной теплоизоляции // Тепловые процессы в технике. 2024. Т. 16. № 2. С. 79–85. URL: https://tptmai.ru/publications.php? ID=179327
  14. Литовченко А.А. Системы охлаждения космических аппаратов // Актуальные проблемы авиации и космо-навтики. 2020. Т. 1.
  15. Жунь Г.Г. Исследование экранно-вакуумной теплоизо-ляции с новыми материалами // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2012. №8 (102).
  16. Krainova I.V., Dombrovsky L.A., Nenarokomov A.V. et al. A generalized analytical model for radiative transfer in vac-uum thermal insulation of space vehicles // Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer. 2017. Vol. 197. pp. 166–172. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.01.039
  17. Lim M., Song J., Lee S.S. et al. Tailoring near-field thermal radiation between metallo-dielectric multilayers using coupled surface plasmon polaritons // Nature Communi-cations. 2018. № 9. DOI: 10.1038/s41467-018-06795-w

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025