机械泵驱动冷却回路在模拟航天温度边界下散热能力分析

航天机械泵驱动两相流冷却环路循环特性的研究的开题报告一、研究背景和意义航天器在太空中面临着极端的环境条件，需要进行高效、稳定的冷却来确保其正常运行。

机械泵驱动的两相流冷却环路在航天器冷却中应用广泛，其运行特性对于保障航天器运行安全和稳定有着至关重要的作用。

本研究通过理论分析和实验研究，探究机械泵驱动两相流冷却环路的循环特性，为航天器研发提供支持和指导，对于提高航天器技术水平和推动我国航天事业的发展具有重要的实际意义和理论价值。

二、研究内容和方法1. 研究内容（1）机械泵驱动两相流冷却环路的结构及其原理分析。

（2）机械泵驱动两相流冷却环路的基本物理模型建立。

（3）机械泵驱动两相流冷却环路循环特性的理论分析。

（4）机械泵驱动两相流冷却环路循环特性的实验研究。

2. 研究方法（1）理论分析：通过对两相流冷却环路的物理特性、流体力学原理、热物理过程等方面进行理论分析，建立机械泵驱动两相流冷却环路循环特性的理论模型。

（2）实验研究：在实验环境中搭建机械泵驱动两相流冷却环路，通过对实验数据的采集、分析和处理，验证理论模型的正确性和可靠性。

三、研究预期成果及意义1. 预期成果（1）建立机械泵驱动两相流冷却环路理论模型，并进行验证。

（2）探究机械泵驱动两相流冷却环路的循环特性。

（3）提出优化机械泵驱动两相流冷却环路的方案。

2. 意义（1）推进我国航天技术的发展，提高技术水平。

（2）为航天器研发提供支持和指导，提高其稳定性和可靠性。

（3）为相关领域的研究提供新的思路和方法。

四、研究进度安排1. 学习和总结相关文献，研究机械泵驱动两相流冷却环路的基本知识和理论基础。

2. 搭建实验平台，进行实验数据的采集和分析。

3. 建立机械泵驱动两相流冷却环路的理论模型，并进行验证。

4. 探究机械泵驱动两相流冷却环路的循环特性。

5. 提出优化机械泵驱动两相流冷却环路的方案，并对成果进行总结和归纳。

五、研究的可行性分析现阶段随着我国航天技术的快速发展，机械泵驱动两相流冷却环路的研究需求日益增加，本研究对于提升我国航天技术水平有着积极的促进作用。

2015年11月 CIESC Journal ·4388·November 2015第66卷 第11期 化 工 学 报 V ol.66 No.11磁力泵驱动两相冷却环路的换热特性马跃征，马国远，张双（北京工业大学环境与能源工程学院，北京 100124）摘要：为研究磁力泵驱动两相冷却环路的工作特性，特别是启动特性和换热性能随温差的变化规律，搭建了磁力泵驱动两相冷却环路的实验装置，并利用空气焓差法对其进行测试。

结果表明：磁力泵驱动两相冷却环路启动迅速，在600 s 内达到稳定状态，受蒸发器内液体过热的影响，启动过程中系统的压力和温度分布会产生微小波动；制冷量随温差的增大而增大，随制冷剂质量流量的增加呈先增大后减小的趋势。

温差10℃时，系统最大制冷量为3.429 kW ，能效比（EER ）为12.94；温差25℃时，制冷量最大为9.241 kW ，EER 为29.7。

关键词：磁力泵驱动；两相冷却；能效比；启动特性 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20150551中图分类号：TU 831.6 文献标志码：A文章编号：0438—1157（2015）11—4388—06Heat transfer characteristics of two-phase cooling loop drivenby magnetic pumpMA Yuezheng, MA Guoyuan, ZHANG Shuang(College of Environmental and Energy Engineering , Beijing University of Technology , Beijing 100124, China )Abstract : An experimental setup of two-phase cooling loop driven by magnetic pump was built. The performance and start-up characteristics of the two-phase cooling loop are evaluated by the air enthalpy difference method. Experimental results show that the two-phase cooling loop driven by magnetic pump presents excellent performance for energy saving. Its start-up is quick and the system reaches a steady state after 600 s. The fluctuations of pressure and temperature in the system are caused by the superheat of the liquid refrigerant in the evaporator during the start-up. The cooling capacity of the system increases with the temperature difference, and increases rapidly with the mass flow rate and then decreases slowly. When the temperature difference is 10℃, the maximum cooling capacity is 3.429 kW and the energy efficiency ratio is 12.94. When the temperature difference is 25℃, they reach 9.241 kW and 29.7, respectively.Key words : magnetic pump-driven; two-phase cooling; energy efficiency ratio ; start-up characteristics引 言随着信息网络与电子计算机技术的飞速发展，数据中心和通信基站等设施的能耗急剧上升[1]。

1．概述 (3)1．1 仿真目的 (3)1．2 系统概述 (3)1．3 仿真要求 (3)2．冷却系统原理 (4)3．冷却系统模型 (6)3．1 Flowmaster建模过程 (6)3．1．1 建模的原则 (6)3．1．2 复杂系统的建模 (6)3．1．3 建模、分析过程 (6)3．2 理论基础 (10)3．2．1 流动阻力方程 (10)3．2．2 质量守恒方程 (10)3．2．3 压力损失方程 (10)3．2．4 换热方程 (11)3．2．5 整体求解 (11)3．3 建模过程 (12)3．3．1 发动机本体的建模 (13)3．3．2 温度控制阀的建模 (17)3．3．3 水泵的建模 (19)3．3．4 换热器的建模 (21)3．3．5 水箱的建模 (23)3．3．6 管道、弯头、三通等部件的建模 (25)3．3．7 阀门的建模 (27)3．3．8 过滤器的建模 (28)3．3．9 边界条件的处理 (28)3．4 主要参数 (29)4．分析结果 (31)4．1 压力分布 (31)4．2 流量分布 (33)4．3 温度分布 (35)4．4 与实验结果对比 (38)4．5 需进一步展开的工作 (39)5．结论 (40)附录一常用材料的发射率 (41)附录二元件参数 (42)1．发动机水套参数 (42)2．水泵参数 (43)3．换热器参数 (43)4．阀门（含温控阀）参数 (44)5．管道参数 (44)6．损失元件参数 (45)7．边界条件参数 (47)附录二仿真结果 (48)1．冷却系统压力分布 (48)2．冷却系统温度分布 (50)3．冷却系统流量分布 (51)1．概述1．1 仿真目的针对某发动机，采用Flowmaster软件进行冷却系统的仿真计算，得出系统热负荷情况，详细分析整个冷却系统中压力、流量及温度的分布情况，从而为冷却系统的优化设计提供理论依据。

1．2 系统概述某柴油机为中型船舶用推进动力发动机，直列6缸，功率约2500kW。

《机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的热力性能分析》篇一摘要：本文对机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环进行了热力性能分析。

通过建立数学模型，分析了循环过程中的关键参数和性能指标，探讨了过冷技术对制冷循环的影响。

研究结果表明，机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环在热力性能方面具有显著优势，为制冷技术的发展提供了新的方向。

一、引言随着人们对节能减排和环境保护的日益关注，制冷技术的研究与发展愈发受到重视。

CO2作为一种环保型制冷工质，其跨临界制冷循环技术因其高效、环保的特点而备受关注。

本文重点研究机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的热力性能，以期为制冷技术的进步提供理论支持。

二、机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环原理机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环是指通过机械装置辅助CO2工质在跨临界状态下进行制冷的过程。

该过程中，CO2工质在高压下完成压缩、冷凝、膨胀和蒸发等过程，实现制冷效果。

机械辅助过冷技术的应用，进一步提高了制冷循环的效率。

三、数学模型建立与分析为了深入分析机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的热力性能，我们建立了数学模型。

该模型考虑了循环过程中的关键参数，如压力、温度、焓值等，以及机械辅助过冷技术对循环的影响。

通过模拟计算，我们得出以下结论：1. 机械辅助过冷技术能够显著提高CO2工质的冷却能力和热效率；2. 循环过程中的压力和温度变化对制冷效果具有重要影响；3. 适当调整循环参数，可以进一步提高制冷循环的效率。

四、过冷技术对制冷循环的影响过冷技术是指通过降低工质温度，使其在蒸发过程中吸收更多热量，从而提高制冷效果。

在机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环中，过冷技术的应用进一步提高了工质的冷却能力和热效率。

具体表现在以下几个方面：1. 提高蒸发过程中的吸热量：过冷技术使得CO2工质在蒸发过程中吸收更多热量，从而提高了制冷效果；2. 优化循环过程：过冷技术有助于平衡循环过程中的压力和温度变化，使循环更加稳定；3. 提高能效比：通过过冷技术的应用，机械辅助过冷CO2跨临界制冷循环的能效比得到了显著提高。

第 50 卷第 2 期2024 年 4 月Vol. 50 No. 2Apr. 2024航空发动机Aeroengine电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能数值模拟阚银辉1，叶志锋1，周力2，周探洲2（1.南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016； 2.中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司，贵阳 550009）摘要：为了研究电动燃油泵驱动电机浸油冷却性能，基于冷却流体及电机各部件3维模型，充分考虑各部件发热功率以及材料属性等物理量的影响，采用有限体积法对电机流-热耦合场进行模拟仿真，分析不同边界条件对电机流场和温度场的影响。

结果表明：在最大冷却燃油流量以及电机最高功率下，流道的压力损失和电机的最高温度均能满足电动燃油泵的运行要求；随着冷却流量增加或燃油粘度的增大，流道的压力损失增大，且在最大冷却流量下，燃油粘度每增大1 mm2/s，压力损失增大约2 kPa；电机功率和入口温度对电机各部件温度的影响较大，各部件温升与燃油进口温度近似呈线性关系，而环境温度对电机温度场影响较小。

研究结果为电动燃油泵电机浸油冷却流道的设计与优化提供了理论依据。

关键词：电动燃油泵；驱动电机；浸油冷却；流场；温度场；数值模拟；多电发动机中图分类号：V233.2+2文献标识码：A doi：10.13477/ki.aeroengine.2024.02.014Numerical Simulation of Oil Immersion Cooling Performance of Electric Fuel Pump Driving MotorKAN Yin-hui1， YE Zhi-feng1， ZHOU Li2， ZHOU Tan-zhou2（1. College of Energy and Power Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China；2. AECC Guizhou Honglin Aviation Power Control Technology Co.， Ltd， Guizhou 550009， China）Abstract：In order to study the oil immersion cooling performance of an electric fuel pump driving motor, based on the three-dimensional model of cooling fluid and various motor components, and by fully considering the influence of physical quantities such as heat⁃ing power and material properties of each component, the finite volume method was used to simulate the fluid-thermal coupling field of the electric fuel pump motor, and the influences of different boundary conditions on the motor flow field and temperature field were analyzed. The results show that the pressure loss of the flow channel and the maximum temperature of the motor can meet the operational require⁃ments of the electric fuel pump under the maximum cooling fuel flow rate and the motor's maximum power. With the increase of cooling flow rate or fuel viscosity, the pressure loss of the flow channel increases, and at the maximum cooling flow, the pressure loss increases by about 2 kPa for every 1 mm2/s increase in fuel viscosity. The motor power and inlet temperature have a great influence on the temperature of each motor components, and the temperature rises of motor components are approximately in linear relations with the fuel inlet temperature, while the ambient temperature has little influence on the temperature field of the motor. The research results provide a theoretical basis for the design and optimization of the oil immersion cooling flow channel of electric fuel pump motors.Key words：electric fuel pump; driving motor; oil immersion cooling; flow field; temperature field; numerical simulation; more electric engine0　引言电动燃油泵是多电发动机的关键技术之一[1]，其发展方向是高功率、小型化、轻量化，因此对驱动电机的能量密度要求越来越高[2]。