钼铼合金在空间核电源中的应用性能研究进展 被引量：24

1

作者 黄洪涛 王卫军 +2 位作者 钟武烨 郑剑平 赵守智 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期505-511,共7页

钼(Mo)中加入铼(Re)可显著改善钼的低温脆性进而提高其加工性能及焊接性能,提高强度的同时仍保持良好的塑性。Re元素含量为14%左右时,Mo-Re合金延伸率接近40%,加工性能最好,而同时存在一定的Re元素固溶强化作用。在1550 K以下温度,Mo-R... 钼(Mo)中加入铼(Re)可显著改善钼的低温脆性进而提高其加工性能及焊接性能,提高强度的同时仍保持良好的塑性。Re元素含量为14%左右时,Mo-Re合金延伸率接近40%,加工性能最好,而同时存在一定的Re元素固溶强化作用。在1550 K以下温度,Mo-Re合金与UO 2的相容性较好。在1300 K以下时,Mo-Re合金与UN的相容性较好。在1800 K以下时,Mo-Re合金与碱金属Li、Na、K的相容性均较好。钼铼合金与核燃料及碱金属冷却剂均具有良好的相容性,且Re元素是一种较好的谱移吸收体材料,可有效降低反应堆临界事故风险。钼铼合金是空间核电源中最佳反应堆芯结构材料。本文对钼铼合金的研究状况进行总结,为国内相关空间核反应堆电源系统设计选材和研究提供参考。 展开更多

关键词 钼铼合金 空间核电源 相容性 谱移吸收体材料

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空间堆核动力技术选择研究 被引量：19

2

作者 陈杰 高劭伦 +3 位作者 夏陈超 潘军 周剑雄 罗超 《上海航天》 CSCD 2019年第6期1-10,共10页

目前,基于太阳能、化学能的空间电源与空间推进技术,其技术能力的发展已接近极限状态,未来亟需开发基于核能的先进空间动力技术。针对低成本空间轨道运输、高功率载荷航天器、深空探测器、行星表面探测与开发等应用场景,以空间堆核电源... 目前,基于太阳能、化学能的空间电源与空间推进技术,其技术能力的发展已接近极限状态,未来亟需开发基于核能的先进空间动力技术。针对低成本空间轨道运输、高功率载荷航天器、深空探测器、行星表面探测与开发等应用场景,以空间堆核电源为重点,分析了国际发展现状和未来航天需求,分别针对大功率(100kWe^1MWe)和小功率(1kWe^10kWe)应用需求,提出了技术主导方案,围绕主导技术方案梳理了关键技术,为我国空间堆核动力技术发展规划和预先研究提供参考。 展开更多

关键词 空间核动力 空间核电源 空间核推进 技术选择研究

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空间核动力推进技术研究展望 被引量：18

3

作者 张泽 薛翔 +2 位作者 王园丁 王浩明 杜磊 《火箭推进》 CAS 2021年第5期1-13,共13页

为满足未来太阳系边际探测、深空轨道转移、载人深空探测等大型空间任务对于高可靠、可持续、大功率动力源的需求,空间核动力推进技术成为全球研究热点。通过追踪世界主要国家现阶段空间核动力发展动态,对空间核动力领域模块化、通用化... 为满足未来太阳系边际探测、深空轨道转移、载人深空探测等大型空间任务对于高可靠、可持续、大功率动力源的需求,空间核动力推进技术成为全球研究热点。通过追踪世界主要国家现阶段空间核动力发展动态,对空间核动力领域模块化、通用化、型谱化的发展方向进行了系统性梳理,对涉及的总体技术、散热技术、制造技术、验证技术等关键技术进行了解析。最终总结我国核心优势和潜在风险,为未来空间核动力推进的规划论证与技术研究提供参考。 展开更多

关键词 空间核动力 空间推进 核裂变反应堆 核热推进 核电推进

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兆瓦级空间热管反应堆动力系统概念设计 被引量：13

4

作者 张文文 刘逍 +2 位作者 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2160-2164,共5页

针对目前航天技术发展对动力提出的要求,参考国外提出的空间核动力系统设计,提出了新型兆瓦级空间热管反应堆核动力系统概念设计。堆芯为金属锂热管冷却、石墨慢化热中子反应堆,采用转鼓控制反应性,堆芯热量通过热管导出。与国外热管反... 针对目前航天技术发展对动力提出的要求,参考国外提出的空间核动力系统设计,提出了新型兆瓦级空间热管反应堆核动力系统概念设计。堆芯为金属锂热管冷却、石墨慢化热中子反应堆,采用转鼓控制反应性,堆芯热量通过热管导出。与国外热管反应堆设计方案中燃料棒与热管相间布置方案不同,本文采用了热管-燃料复合元件,即燃料包裹于热管外壁面。能量转换采用以氦氙混合气体为工质的布雷顿动态热电转换。系统废热通过钠钾合金冷却回路传递到钾热管辐射板,通过辐射换热释放入太空。对热管反应堆堆芯物理及热工进行了初步分析,并对热管辐射板进行了性能分析,结果表明,所设计热管反应堆堆芯在设计功率下满足相应安全性要求,同时热管辐射板具有足够的能力将系统废热导出。 展开更多

关键词 空间核动力 热管反应堆 布雷顿转换 钾热管辐射板

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空间核电源电力系统功率因数校正技术的研究 被引量：12

5

作者 靳洋 刘世超 +2 位作者 何小斌 刘绘莹 郑奕 《上海航天》 CSCD 2018年第4期114-119,共6页

为满足我国未来深空探测、星表基地等空间任务电源系统的需求,通过采用基于空间核电源系统的功率因数校正技术来滤除和抑制由发电机产生的谐波,从而提高系统的用电效率。提出一种新型Boost PFC拓扑结构,首先分析变换器的工作原理,之后... 为满足我国未来深空探测、星表基地等空间任务电源系统的需求,通过采用基于空间核电源系统的功率因数校正技术来滤除和抑制由发电机产生的谐波,从而提高系统的用电效率。提出一种新型Boost PFC拓扑结构,首先分析变换器的工作原理,之后对工作在连续电流导通模式下的Boost变换器进行建模分析。通过对变换器双环控制中的电压环和电流环进行理论设计和数学推导,从而确定控制环路参数。采用PLECS仿真软件对变换器的控制策略和系统的动态响应进行验证,并实现输入电流对输入电压的零相位正弦化追踪。 展开更多

关键词 空间核电源 有源功率因数校正 谐波消除 升压变换器 状态空间模型法 连续电流模式 PI控制器 PLECS仿真验证

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氦氙混合气体冷却反应堆单通道程序开发 被引量：9

6

作者 李杨柳 赵守智 +1 位作者 孙征 张焱 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期41-45,共5页

闭式布雷顿循环在大功率空间核电源方面具有广阔的应用前景。采用氦氙混合气体作循环工质可提高布雷顿循环的性能,且由于其良好的换热能力,可直接用作反应堆的冷却剂。在概念设计阶段,为适应频繁改动反应堆设计的需要,开发了氦氙混合气... 闭式布雷顿循环在大功率空间核电源方面具有广阔的应用前景。采用氦氙混合气体作循环工质可提高布雷顿循环的性能,且由于其良好的换热能力,可直接用作反应堆的冷却剂。在概念设计阶段,为适应频繁改动反应堆设计的需要,开发了氦氙混合气体冷却反应堆单通道分析程序。其中氦氙混合气体的物性参数采用理论方法预测。程序采用FORTRAN 90语言编写,并集成画图功能。程序可用于计算环形流道和圆管流道,通过对同一个算例的单通道计算结果与FLUENT计算结果或实验数据进行对比,初步验证了程序的正确性。 展开更多

关键词 空间核电源 氦氙混合气体 单通道

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载人月球任务能源系统初探 被引量：7

7

作者 马季军 何小斌 +1 位作者 乔卫新 朱凯 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第2期143-150,共8页

针对载人月球任务多样、实施环境复杂等特点,分析了载人登月任务能源系统需求特点,结合国外载人月球任务航天器能源系统发展现状,提出了采用分布式能源网架构形式,逐步构建多源互补、物质循环利用、功率扩展的多子站互联能源系统。采用... 针对载人月球任务多样、实施环境复杂等特点,分析了载人登月任务能源系统需求特点,结合国外载人月球任务航天器能源系统发展现状,提出了采用分布式能源网架构形式,逐步构建多源互补、物质循环利用、功率扩展的多子站互联能源系统。采用太阳电池、燃料电池、空间核能或锂离子电池等不同能源类型构建分布式发电和储能,并详细梳理了能源技术重点研究方向和共性关键技术,为未来载人月球任务能源系统顺利实施奠定技术基础。 展开更多

关键词 分布式能源网 多源融合 燃料电池 空间核电源

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美国太空核能战略对太空安全的影响

8

作者 赵阳 李达维 周黎妮 《国防科技》 2024年第3期81-85,共5页

阐释美国发展太空核能的必然性和可行性,研判美国太空核能战略对其他国家太空实力、太空资产、太空利益和太空军事的安全影响,提出部署太空核能计划、加强太空装备防护、构建“三位一体”太空发展格局、制定太空核能国际规则等对策,为... 阐释美国发展太空核能的必然性和可行性,研判美国太空核能战略对其他国家太空实力、太空资产、太空利益和太空军事的安全影响,提出部署太空核能计划、加强太空装备防护、构建“三位一体”太空发展格局、制定太空核能国际规则等对策,为有效应对太空安全挑战提供决策参考。近期,美国全面启动太空核动力与推进战略,大力发展太空核能技术,利用核能为航天器提供热源、电源和推进动力。此举将重新划定未来太空领域的发展范式和竞争模式,主要航天大国与美国的太空领域实力差距存在被拉大甚至形成鸿沟的严重风险。 展开更多

关键词 太空核能 太空安全 军事威胁

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空间堆S-N_(2)O布雷顿—有机朗肯联合系统性能研究与优化

9

作者 苗馨予 张昊春 +2 位作者 马方惟 路彤 夏彦 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页

针对空间核动力热电转换系统发电效率无法满足深空探测任务的需求,结合布雷顿循环和有机朗肯循环的热电转换模式,制定了以N_(2)O作为顶部循环工质,利用底部有机朗肯循环对系统余热进一步回收。通过建立联合系统数理模型,研究了系统分流... 针对空间核动力热电转换系统发电效率无法满足深空探测任务的需求,结合布雷顿循环和有机朗肯循环的热电转换模式,制定了以N_(2)O作为顶部循环工质,利用底部有机朗肯循环对系统余热进一步回收。通过建立联合系统数理模型,研究了系统分流比、顶部循环涡轮进口压力和温度对系统热力学性能、比质量和经济性能的影响。基于非支配排序遗传算法对系统进行多目标优化来获得系统关键性能指标的帕累托解集。结果表明:与单独顶部循环相比,联合系统热效率提高了约7.77%。通过多目标优化找到多组帕累托解,为高效空间核动力系统设计和优化提供理论依据。 展开更多

关键词 空间核动力 联合系统 经济性 优化设计

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美俄空间核动力研发机构和组织管理体系研究

10

作者 龚游 王新燕 +2 位作者 邹益晟 夏梦蝶 夏芸 《全球科技经济瞭望》 2024年第3期52-62,共11页

美国、俄罗斯作为空间核动力领域实力最强的国家,一直将空间核动力视为国家战略核心技术。在重大战略需求的推动下,美俄持续开展研发工作,形成了雄厚的技术基础,实现了空间核动力规模化工程应用和不断快速发展。与之相适应的是美俄高效... 美国、俄罗斯作为空间核动力领域实力最强的国家,一直将空间核动力视为国家战略核心技术。在重大战略需求的推动下,美俄持续开展研发工作,形成了雄厚的技术基础,实现了空间核动力规模化工程应用和不断快速发展。与之相适应的是美俄高效协同的组织管理体系和实力强大的研发机构,两国凭借各具特色的组织管理体制机制,全面统筹国内优势科研力量协同攻关。基于美俄空间核动力研发机构和组织管理体系的现状,简要分析了两国在该领域研发的组织管理特点和相关成功经验,为中国空间核动力技术发展提供相关启示与建议。 展开更多

关键词 美国 俄罗斯 空间核动力 研发机构 组织管理

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MBSE方法在SPACE-R空间核电源总体设计中的应用

11

作者 张佳 王荣涛 +1 位作者 刘天才 孙征 《电子技术（上海）》 2024年第5期40-41,共2页

阐述基于MBSE的空间核电源总体建模方法,将需求模型、功能模型、逻辑模型等统一的模型作为权威数据源,建立设计过程中严密的逻辑关系,保证信息传递的可追溯性和可验证性,能有效支撑空间核电源总体设计论证。

关键词 系统工程 MBSE 建模数据源 空间核电源

原文传递

空间核电源热电转换技术研究综述

12

作者 陈金利 薛翔 +3 位作者 王园丁 王浩明 杜磊 林庆国 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第4期42-54,共13页

空间热电转换技术是空间核电源的关键技术之一,发电功率覆盖瓦级至兆瓦级,可满足各类航天任务对空间电源的需求,因此发展空间热电转换技术至关重要。从基本原理、国内外应用情况等方面梳理包括热电偶转换、热离子转换、碱金属转换、磁... 空间热电转换技术是空间核电源的关键技术之一,发电功率覆盖瓦级至兆瓦级,可满足各类航天任务对空间电源的需求,因此发展空间热电转换技术至关重要。从基本原理、国内外应用情况等方面梳理包括热电偶转换、热离子转换、碱金属转换、磁流体转换、热光伏转换、朗肯循环、斯特林循环和布雷顿循环在内的各种空间核电源热电转换技术研究进展,总结各种热电转换技术空间应用的技术难点,分析热电转换技术实现长寿命、免维护基本要求的研发方向,针对不同空间核电源的功率需求,提出热电转换技术主导方案。当空间核电源功率需求小于100 kWe时,建议采用热电偶转换或热离子转换等静态热电转换技术;当功率需求超过100 kWe时,应采用布雷顿循环等动态热电转换技术。 展开更多

关键词 空间核电源 热电转换 静态转换 动态转换 性能提升

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氦氙混合比例对堆内通道流动换热特性影响 被引量：6

13

作者 黄笛 李仲春 +3 位作者 余霖 何晓强 赵富龙 谭思超 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期745-750,共6页

为了研究氦氙混合比例对不同堆内通道的流动换热特性影响,本文通过对堆芯冷却剂通道进行几何、物理建模,利用STAR-CCM+对氦氙混合气体作冷却剂时的流动换热过程进行数值模拟,计算不同比例下的氦氙混合气体与燃料棒间流动换热的对流换热... 为了研究氦氙混合比例对不同堆内通道的流动换热特性影响,本文通过对堆芯冷却剂通道进行几何、物理建模,利用STAR-CCM+对氦氙混合气体作冷却剂时的流动换热过程进行数值模拟,计算不同比例下的氦氙混合气体与燃料棒间流动换热的对流换热系数。结果表明:氦氙混合气体的物性会影响对流换热系数的变化趋势,在氦氙混合气体摩尔质量为15~20 g/mol时换热性能最好;在相同的流通面积下,冷却剂通道当量直径越大,对流换热系数越小。相关研究结果可为空间堆的设计提供有益参考。 展开更多

关键词 空间核动力 气冷反应堆 堆内通道 冷却剂 流动换热 氦氙混合气体 对流换热系数 数值模拟

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空间核能磁流体发电系统性能分析及参数优化 被引量：1

14

作者 王志鹏 吉宇 石磊 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期284-293,共10页

高温气冷堆结合磁流体发电是一种高效的空间电源系统,可以满足空间任务对于大功率、高效率的需求,具有广阔的应用前景。用于磁流体发电的空间核动力系统主要包括核反应堆、磁流体发电机、回热器、压气机、热辐射器等,本文对该系统循环... 高温气冷堆结合磁流体发电是一种高效的空间电源系统,可以满足空间任务对于大功率、高效率的需求,具有广阔的应用前景。用于磁流体发电的空间核动力系统主要包括核反应堆、磁流体发电机、回热器、压气机、热辐射器等,本文对该系统循环过程进行分析,通过建立循环效率模型及质量模型开发了系统分析程序,在验证程序准确性的基础上对系统综合性能展开了分析。研究了压气机级数、循环冷端温度、循环热端温度、回热器回热度等因素对系统效率、比质量、辐射器面积、总质量的影响,并对1 MWth热功率下的动力系统进行了参数优化,实现了系统循环效率46.15%、总质量4 375 kg和比质量9.48 kg/kWe,在未来太空应用中具有很好的竞争力。 展开更多

关键词 空间核动力 磁流体发电 循环效率 比质量 参数优化

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美俄空间核动力技术发展态势评析

15

作者 杭爽 杨洲 +1 位作者 陈国玖 袁子程 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第17期84-90,共7页

新一代空间核动力及推进技术的突破,将颠覆空间探测任务的样式。目前美国、俄罗斯加速了空间核动力系统的研发进程,相关技术处于世界领先地位。梳理了空间核动力系统基本分类和典型应用场景,综述了美俄空间核动力技术的发展历程及现状,... 新一代空间核动力及推进技术的突破,将颠覆空间探测任务的样式。目前美国、俄罗斯加速了空间核动力系统的研发进程,相关技术处于世界领先地位。梳理了空间核动力系统基本分类和典型应用场景,综述了美俄空间核动力技术的发展历程及现状,并分析了美俄空间核动力技术的发展态势。结果表明,与冷战时期相比,未来空间探测任务对核动力系统的功率、灵活性、可靠性和安全性等提出了新的要求;美国、俄罗斯均高度重视空间核动力技术的发展,但发展战略和技术路线均存在差异,美国以下一代太空能力建设和深空探测项目为牵引,全面开展同位素电池、空间反应堆、核热推进系统、核电推进系统的研发;俄罗斯基于自身核电推进技术优势,重点发展核电推进飞船项目,意图以有限的资源投入保持自身太空领域竞争力。 展开更多

关键词 空间核动力 核推进 空间反应堆

原文传递

Kilopower与KRUSTY的发展脉络及研发现状 被引量：5

16

作者 缪力威 《科技创新导报》 2020年第17期65-69,共5页

空间核反应堆电源具有功率比高,运行时间长,功率输出高,环境适应性好等一系列优点,在军民航天技术应用中均具有广阔的运用前景,是影响未来太空竞赛格局的重要一环。通过对美国从20世纪80年代至今的空间核反应堆电源,尤其是“Kilopower... 空间核反应堆电源具有功率比高,运行时间长,功率输出高,环境适应性好等一系列优点,在军民航天技术应用中均具有广阔的运用前景,是影响未来太空竞赛格局的重要一环。通过对美国从20世纪80年代至今的空间核反应堆电源,尤其是“Kilopower”相关项目的文献调研,梳理了美国空间裂变堆电源系统的发展脉络,总结了美国最新的研究进展;同时对50年来唯一建成的空间核反应堆电源地面原型堆KRUSTY(“采用斯特林技术的千瓦级反应堆演示验证”)的公开文献进行了调研分析,并对其试验成果进行了总结。 展开更多

关键词 Kilopower KRUSTY 空间核电源 裂变反应堆

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基于液态金属朗肯循环的空间双模式核热推进系统性能分析 被引量：4

17

作者 刘秀婷 张昊春 +2 位作者 尹德状 游尔胜 张秀 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期444-450,共7页

随着深空探测技术的进步,空间核动力越来越成为载人航天任务的理想选择,将双模式空间核动力推进系统应用于航天推进系统已成为一种新的趋势。基于空间核能液态金属朗肯循环,提出一种新型的双模式核热推进系统,并对该推进系统发电模式下... 随着深空探测技术的进步,空间核动力越来越成为载人航天任务的理想选择,将双模式空间核动力推进系统应用于航天推进系统已成为一种新的趋势。基于空间核能液态金属朗肯循环,提出一种新型的双模式核热推进系统,并对该推进系统发电模式下的液态金属朗肯循环进行了性能分析。利用能量分析和[火用]分析的方法对双模式核热推进系统下的朗肯循环进行热力计算,得出各部件的能量损失和[火用]损,找出损失最大的部件并分析原因,取不同的空间环境温度研究其对[火用]损和[火用]效率的影响,为系统的进一步优化提供理论依据。 展开更多

关键词 空间核能 双模式推进 液态金属朗肯循环 [火用]损 [火用]效率

原文传递

模块化核动力航天器设计及其关键技术 被引量：3

18

作者 王钊 夏陈超 +2 位作者 康志宇 唐生勇 于宏 《上海航天》 CSCD 2019年第6期141-147,共7页

为提高核动力航天器关键技术的可继承性与可扩展性,缩短核动力航天器研发周期,降低研发成本,本文通过总结国外核动力航天器发展现状,梳理核动力航天器研制特点,结合模块化航天器概念及设计原则,首次提出模块化核动力航天器概念。将核动... 为提高核动力航天器关键技术的可继承性与可扩展性,缩短核动力航天器研发周期,降低研发成本,本文通过总结国外核动力航天器发展现状,梳理核动力航天器研制特点,结合模块化航天器概念及设计原则,首次提出模块化核动力航天器概念。将核动力航天器分为核电源模块、平台中心模块、载荷模块3大独立模块,并针对体系架构设计提出3层建设方案,针对模块化核动力航天器梳理关键技术难点,为后续项目研究提供应用参考。 展开更多

关键词 空间核动力 模块化核动力航天器 体系架构 展开机构 电源管理

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锥度和不对中误差对止推箔片轴承承载特性的影响

19

作者 连军伟 张茂森 +1 位作者 金志磊 贺雷 《轴承》 北大核心 2023年第10期31-38,共8页

空间核电系统采用高温气冷堆闭式布雷顿循环方案,使动力转换系统可高效地利用核能发电。动力转换系统采用止推箔片轴承,省略了供油和供气系统。建立柱坐标系下可压缩气体的雷诺方程并耦合求解锥度和不对中误差影响的气膜厚度方程,分析... 空间核电系统采用高温气冷堆闭式布雷顿循环方案,使动力转换系统可高效地利用核能发电。动力转换系统采用止推箔片轴承,省略了供油和供气系统。建立柱坐标系下可压缩气体的雷诺方程并耦合求解锥度和不对中误差影响的气膜厚度方程,分析了止推箔片轴承在生产和装配过程中产生的锥度和不对中误差对轴承承载特性的影响。结果表明:在设计间隙不变的情况下,锥度增大导致轴承承载力减小;在轴向载荷恒定的情况下,锥度绝对值越大,最小气膜厚度越小,最大气膜压力则相反;随着不对中角度增加,轴承承载力和摩擦功快速增大,单瓦的承载力出现严重不均衡情况,不对中误差对轴承刚度系数和阻尼系数的影响较明显,直接影响转子系统的稳定性。 展开更多

关键词 滑动轴承 止推轴承 箔片 空间核电源 锥度 不对中 承载力

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核动力航天器管壳式换热器换热特性分析

20

作者 李增恩 张昊春 +1 位作者 赵姝婷 张诚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2185-2191,共7页

为了研究核动力航天器所需碱金属管壳式换热器的换热特性,本文设计一种换热结构,通过流固耦合传热方法对该换热结构的换热和流动特性进行仿真分析,研究了不同冷、热流体管道布置方式下的换热特性。利用结构化和非结构化网格的网格组装方... 为了研究核动力航天器所需碱金属管壳式换热器的换热特性,本文设计一种换热结构,通过流固耦合传热方法对该换热结构的换热和流动特性进行仿真分析,研究了不同冷、热流体管道布置方式下的换热特性。利用结构化和非结构化网格的网格组装方法,实现不同流体域的耦合换热。对K、Na和NaK流体通道进行对比分析,得出当换热器功率为兆瓦级时,适合选择Na工质作为冷却剂。对流体管道进行优化设计,得出在不改变冷、热流体换热空间体积的情况下,优化设计后的管道布置结构换热能力更强。研究表明当低温流体速度较慢且高温流体速度较快时,冷却效率更高。本文可为核动力航天器的换热器设计和开发提供参考依据。 展开更多

关键词 空间核动力 管壳式换热器 碱金属工质 Cheng Tak模型 仿真分析 耦合换热 优化设计 湍动能分析

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