空间低温冷屏蔽系统及表面温度分布研究 被引量：5

1

作者 张周卫 厉彦忠 +1 位作者 陈光奇 汪雅红 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期116-124,共9页

提出一种"空间冷屏蔽系统"模型,通过空间深冷剂的相变制冷可使空间飞行器表面温度低于100 K,30 min内使表面红外辐射强度低于0.5 W/m2;进而建立三维气液分离储液模型,并对分层储液结构进行单元传热数值模拟,分析单元模型的不... 提出一种"空间冷屏蔽系统"模型,通过空间深冷剂的相变制冷可使空间飞行器表面温度低于100 K,30 min内使表面红外辐射强度低于0.5 W/m2;进而建立三维气液分离储液模型,并对分层储液结构进行单元传热数值模拟,分析单元模型的不同传热边界条件,将换热经验关联式应用于稳态传热数值模拟过程,从而获得冷屏表面温度及热流随液位变化的分布规律;然后建立单元实验模型并进行实验分析.模拟计算及实验结果表明:当分层储液高度小于100 mm时,实验温度梯度与数值模拟结果相似;实验系统的表面温度在地面15 min以内、空间30 min以内可以满足低温红外辐射特征要求;太阳能辐射强度和毛细材料对表面温度分布的均匀性及液氮维持时间有一定的影响. 展开更多

关键词 冷屏蔽系统 红外辐射 相变制冷 液氮

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双压控制减压节流阀的数值模拟及试验 被引量：2

2

作者 张周卫 张国珍 +2 位作者 周文和 陈光奇 潘雁频 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第22期130-135,共6页

提出一种适用于空间飞行器冷屏蔽系统的空间低温流体相变制冷过程中控制系统压力的减压节流技术;通过双压控制减压节流阀实现冷屏蔽系统高低压控制、减压及节流制冷的功效;建立三维立体模型并进行流场数值模拟,根据数值模拟结果设计制... 提出一种适用于空间飞行器冷屏蔽系统的空间低温流体相变制冷过程中控制系统压力的减压节流技术;通过双压控制减压节流阀实现冷屏蔽系统高低压控制、减压及节流制冷的功效;建立三维立体模型并进行流场数值模拟,根据数值模拟结果设计制造试验模型进行试验验证。结果表明:双压控制减压节流阀能够满足空间冷屏蔽系统表面热流密度变化时系统高低压控制要求;能够有效节流低温饱和蒸汽、气液两相及饱和液体;能够有效抑止变压出口形成的气液两相流及系统内制冷剂固化等问题;能够产生节流制冷效应,提高冷屏蔽系统制冷效率,减少系统冷剂加注量,降低起动加速负荷。 展开更多

关键词 减压节流阀 双压控制 冷屏蔽系统 液氮

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低温冷屏蔽系统流场数值模拟研究 被引量：3

3

作者 张周卫 陈光奇 +1 位作者 厉彦忠 汪雅红 《石油化工设备》 CAS 2009年第1期14-21,共8页

提出一种以低温深冷剂相变制冷为原理的冷屏蔽系统技术,即通过深冷剂的相变制冷使物体表面温度降低从而降低红外辐射特性,进而建立三维立体模型并对模型进行单元流场及系统模型流场数值模拟。模拟结果表明,单元模型流场内温度分布梯度... 提出一种以低温深冷剂相变制冷为原理的冷屏蔽系统技术,即通过深冷剂的相变制冷使物体表面温度降低从而降低红外辐射特性,进而建立三维立体模型并对模型进行单元流场及系统模型流场数值模拟。模拟结果表明,单元模型流场内温度分布梯度满足系统表面温度分布要求,流场参数变化幅度满足系统分层高度要求;系统模型流场参数分布满足变压出口条件,模型内流场参数保持稳定且变化幅度小;系统出口大小满足稳定状态下产生节流效应时所要求的出口大小;模型结构参数能够满足冷屏蔽系统原理要求。 展开更多

关键词 冷屏蔽系统 红外辐射 相变制冷 液氮

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低温冷屏蔽系统单元模型数值模拟 被引量：2

4

作者 张周卫 鱼剑琳 厉彦忠 《石油化工设备》 CAS 2008年第5期26-32,共7页

提出了一种以低温深冷剂相变制冷为原理的冷屏蔽系统技术,即通过深冷剂的相变制冷使物体表面温度降低从而降低红外辐射特性。据此建立三维立体模型并对模型进行单元传热及流场数值模拟。结果表明,通过控制冷屏蔽系统内制冷剂饱和蒸汽压... 提出了一种以低温深冷剂相变制冷为原理的冷屏蔽系统技术,即通过深冷剂的相变制冷使物体表面温度降低从而降低红外辐射特性。据此建立三维立体模型并对模型进行单元传热及流场数值模拟。结果表明,通过控制冷屏蔽系统内制冷剂饱和蒸汽压力能有效控制饱和液体的蒸发温度进而控制系统表面温度,使系统表面温度分布满足低红外辐射特性;分层蓄液方式能够有效提高传热效率,防止由于制冷剂过度集中所引起的传热条件恶化,使表面温度分布更加均匀、稳定;数值模拟方法能够解决冷屏蔽系统相变制冷的理论问题,对系统的实施有重要的指导意义。 展开更多

关键词 冷屏蔽系统 红外辐射 相变制冷 液氮 数值模拟

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算引入挡板结构的冷屏效率 被引量：2

5

作者 王忆锋 毛京湘 范乃华 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第9期513-516,共4页

在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用。冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解。介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算内含两层挡板的圆形冷屏效率的一种解决方案。该方法基于三维空间中的方... 在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用。冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解。介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算内含两层挡板的圆形冷屏效率的一种解决方案。该方法基于三维空间中的方向数概念,首先利用MATLAB命令生成冷屏孔径区域内的随机点,再赋予该点一组随机方向数,获得一条随机直线方程;根据镜面反射的性质及解析几何公式,生成该直线在冷屏内壁上的反射光线,并判断它们是否被挡板所阻拦,以及是否落在探测器芯片区域,由此可以确定冷屏效率。该方法具有编程简单、方便实用等特点。 展开更多

关键词 冷屏 挡板 冷屏效率 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算冷屏效率 被引量：4

6

作者 王忆锋 范乃华 毛京湘 《光电技术应用》 2010年第1期26-28,32,共4页

在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用.冷屏有各种孔径形状,但是冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解.介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算简化的圆形冷屏结构、冷屏效率的一种途径.基于三... 在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用.冷屏有各种孔径形状,但是冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解.介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算简化的圆形冷屏结构、冷屏效率的一种途径.基于三维空间中的方向数概念,首先利用MATLAB命令生成冷屏区域内的随机点,再赋予该点一组随机方向数,获得一条随机直线方程;根据镜面反射的性质及解析几何公式,追踪该直线在冷屏上的反射光线并判断它是否落入探测器芯片区域,由此可以确定冷屏效率.方法具有编程简单、方便实用等特点. 展开更多

关键词 冷屏 冷屏效率 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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热阻对液氮冷屏性能的影响研究 被引量：1

7

作者 任永平 李超 +4 位作者 党战伟 李文冰 杨聪巧 于春柳 任金平 《低温与超导》 CAS 北大核心 2017年第4期22-25,共4页

超导元件需用液氦降温至极低工作温度才能实现超导性能,液氦温区仅靠真空多层绝热方式无法达到理想绝热效果,采用液氮冷屏隔断液氦和环境之间的传热,能够有效降低液氦系统蒸发损失和液氦用量。为研究热阻对液氮冷屏传热特性的影响,建立... 超导元件需用液氦降温至极低工作温度才能实现超导性能,液氦温区仅靠真空多层绝热方式无法达到理想绝热效果,采用液氮冷屏隔断液氦和环境之间的传热,能够有效降低液氦系统蒸发损失和液氦用量。为研究热阻对液氮冷屏传热特性的影响,建立了液氮冷屏热阻模型,通过理论传热计算得到了不同热阻与冷屏板温度及传热量之间的关系,利用数值模拟软件对不同热导率材料和不同板厚下冷屏板的温度分布进行了分析。结果表明,最不利热阻为接触热阻和导热热阻,采用高导热系数材料及适度增加冷屏板厚度有助于提高冷屏板温度分布的均匀性,减小接触热阻和冷屏板表面发射率有助于提高冷屏隔热性能,为改善冷屏热屏蔽效果提供依据。 展开更多

关键词 冷屏 热阻 液氮 液氦系统

原文传递

用MATLAB实现圆形冷屏限制下投影面积的准确计算 被引量：6

8

作者 王忆锋 范乃华 庄继胜 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期397-398,共2页

介绍了圆形冷屏限制下投影面积的一种准确计算方法。该方法完全基于解析几何中的相关公式在MATLAB中做代数计算,由于其中没有引入任何近似处理,因此没有分析误差。此外它还具有编程简单,使用方便等特点。

关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 MATLAB

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红外光学系统出瞳与冷屏匹配方式及渐晕分析计算 被引量：9

9

作者 白清兰 马彩文 孙东岩 《红外技术》 CSCD 北大核心 2006年第2期95-97,共3页

红外光学系统在用于制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配问题,采用二次成像方式进行光瞳匹配导致光学系统结构复杂化使系统透过率降低,采用光学结构简单的不完全匹配方式会存在轴外视场渐晕,但能有效地提高视场中心的透过率,而红... 红外光学系统在用于制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配问题,采用二次成像方式进行光瞳匹配导致光学系统结构复杂化使系统透过率降低,采用光学结构简单的不完全匹配方式会存在轴外视场渐晕,但能有效地提高视场中心的透过率,而红外光学系统在用于点目标的跟踪测量时往往用到的是一定范围的中心视场。在本文中,我们分析了几种不同的匹配方式并给出了用冷屏参数表示的估算轴外渐晕的计算公式以便在像差校正之前判断渐晕的大小及采用何种匹配方式以提高光学系统性价比。 展开更多

关键词 红外光学系统 渐晕 出瞳 冷屏 匹配效率

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算糖果形冷屏的视场角 被引量：7

10

作者 王忆锋 庄继胜 毛京湘 《红外》 CAS 2009年第11期45-48,共4页

本文介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算糖果形冷屏视场角的简捷方法。与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点。

关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算田径场形冷屏的视场角 被引量：9

11

作者 王忆锋 范乃华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期274-276,共3页

介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算田径场形冷屏视场角的简捷方法。与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点。

关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算冷屏内壁表面辐射光线在探测器芯片上的分布状态 被引量：3

12

作者 王忆锋 毛京湘 范乃华 《光电技术应用》 2010年第3期39-44,共6页

以圆形冷屏中的640×512面阵器件为例,基于几何光学的基本原理,将冷屏内壁表面辐射抽象为一定数量、可用MATLAB随机产生的几何光线.追踪这些光线的去向,统计出其中直接投射、或者经过一次反射后落入探测器各光敏元的光线数量,通过... 以圆形冷屏中的640×512面阵器件为例,基于几何光学的基本原理,将冷屏内壁表面辐射抽象为一定数量、可用MATLAB随机产生的几何光线.追踪这些光线的去向,统计出其中直接投射、或者经过一次反射后落入探测器各光敏元的光线数量,通过直方图、散落点图等途径分析冷屏内壁表面辐射光线在探测器芯片上的分布状态. 展开更多

关键词 冷屏 表面辐射 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算冷屏内壁表面辐射光线落入探测器芯片的比例 被引量：1

13

作者 王忆锋 范乃华 毛京湘 《红外》 CAS 2010年第8期38-43,共6页

介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算圆形冷屏内壁表面辐射落入探测器芯片比例的一种解决方案。该方案基于三维空间中的方向数概念,首先利用MATLAB命令生成冷屏内壁表面上的随机点,再赋予该点一组随机方向数,获得一条随机直线方程,以判断... 介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算圆形冷屏内壁表面辐射落入探测器芯片比例的一种解决方案。该方案基于三维空间中的方向数概念,首先利用MATLAB命令生成冷屏内壁表面上的随机点,再赋予该点一组随机方向数,获得一条随机直线方程,以判断它是直接投向芯片平面还是经反射后投向芯片平面。对于反射的情况,根据镜面反射的性质及解析几何公式,生成该直线在冷屏内壁上的反射光线,并判断它们是否落在探测器芯片区域。经统计后,可算出冷屏各部分落入芯片表面的辐射光线在冷屏内壁表面发射出来的总光线数中所占的比例。该方法具有编程简单和方便实用等特点。 展开更多

关键词 冷屏 表面辐射 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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利用超光线概念计算冷屏内壁表面辐射能量在探测器芯片上的分布状态 被引量：1

14

作者 王忆锋 王丹琳 《云光技术》 2012年第1期7-12,共6页

基于几何光学、辐射度学和光量子理论的基本原理，提出了超光线（hyper-ray）概念，超光线携带的能量与物体表面的辐射能量直接相关。将冷屏内壁表面辐射抽象为一定数量、并用MATLAB随机产生的超光线，追踪它们的去向，将其中直接投射... 基于几何光学、辐射度学和光量子理论的基本原理，提出了超光线（hyper-ray）概念，超光线携带的能量与物体表面的辐射能量直接相关。将冷屏内壁表面辐射抽象为一定数量、并用MATLAB随机产生的超光线，追踪它们的去向，将其中直接投射、或者经过一次反射后落入探测器各光敏元的超光线所携带的能量相加，即可得到冷屏内壁自身辐射在探测器芯片上的分布状态。 展开更多

关键词 冷屏内壁表面 表面辐射 红外成像系统 蒙特卡罗方法

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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算矩形冷屏的视场角 被引量：5

15

作者 王忆锋 范乃华 《光电技术应用》 2008年第5期18-21,共4页

红外探测器杜瓦组件是制冷型红外成像系统的一个重要组成部分.在探测器杜瓦中,常用冷屏来限制探测器在各尺度上的立体角.探测器和冷屏的几何构造控制了外部场景(目标和背景)在探测器上的辐照度.冷屏有各种形式的孔径,除了圆形孔径有解... 红外探测器杜瓦组件是制冷型红外成像系统的一个重要组成部分.在探测器杜瓦中,常用冷屏来限制探测器在各尺度上的立体角.探测器和冷屏的几何构造控制了外部场景(目标和背景)在探测器上的辐照度.冷屏有各种形式的孔径,除了圆形孔径有解析公式以外,其他形式的冷屏对应的视场角一般需要做数值计算.介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算矩形冷屏视场角的简捷方法.与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点. 展开更多

关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB

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从短波光学系统的初步设计看短波杜瓦的开发

16

作者 林国画 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z5期213-216,共4页

通过 SWIR 光学系统的设计发现了目前短波杜瓦组件在设计中需改变的设计思路,即短波杜瓦内部可以不设计单独的冷屏,将孔径光阑放在光路中合适的位置即可。

关键词 短波组件 短波光学系统 孔径光阑 冷屏

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低温液氮冷屏蔽系统空间运行状态数值模拟研究

17

作者 殷丽 张周卫 +2 位作者 汪雅红 王军强 陈联 《真空与低温》 2020年第3期252-258,共7页

为了研究获得空间微重力、冷背景环境下液氮"冷屏蔽系统"低温相变制冷机制,建立了高超音速飞行器空间冷屏蔽系统低温流体流动制冷数值模型,并对系统在过冷状态、饱和状态、过热状态三种工况下的流动特性进行了系统的分析设计... 为了研究获得空间微重力、冷背景环境下液氮"冷屏蔽系统"低温相变制冷机制,建立了高超音速飞行器空间冷屏蔽系统低温流体流动制冷数值模型,并对系统在过冷状态、饱和状态、过热状态三种工况下的流动特性进行了系统的分析设计,对冷屏蔽系统经历复杂环境时的表面温度、系统压力及分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:可以通过数值模拟获得空间冷背景状态下冷屏蔽系统在过冷、饱和及过热三种状态下的表面参数分布规律;可以通过改变系统的进口状态参数来控制系统压力以及冷屏外壁的表面温度,以此降低表面红外辐射强度;饱和状态参数更能满足系统材料低温强度要求及空间低温红外辐射强度的控制要求。 展开更多

关键词 冷屏蔽系统 空间相变制冷 数值模拟 红外辐射 低温流体状态

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空间低温冷屏蔽系统分布式点蒸发制冷模型表面温度分布规律研究

18

作者 张周卫 刘要森 +1 位作者 樊翔宇 汪雅红 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期14-19,33,共7页

建立了高超音速飞行器空间冷屏蔽系统物理模型,提出了发汗型分布式点蒸发冷却模型,建立了圆形、正方形、三角形以及蜂窝形的几何单元模型。通过建立不同结构和不同间距的单元模型研究了冷屏表面温度分布规律,在确保总面积相等前提下分... 建立了高超音速飞行器空间冷屏蔽系统物理模型,提出了发汗型分布式点蒸发冷却模型,建立了圆形、正方形、三角形以及蜂窝形的几何单元模型。通过建立不同结构和不同间距的单元模型研究了冷屏表面温度分布规律,在确保总面积相等前提下分别对不同数目和不同间距的点蒸发模型进行了数值模拟和实验研究。研究获得了分布式点蒸发制冷模型外表面平均温度与最高温度随发汗冷却结构变化时的温度分布及变化规律,三角形结构在数量较少和间距较小时冷却效果最好,圆形和蜂窝形在数量较多时冷却效果最好,正方形和圆形在间距较大时冷却效果最好。 展开更多

关键词 空间冷屏蔽系统 分布式点蒸发模型 高超音速飞行器

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