Исследование генераторов капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе

Исследование генераторов капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе

Автор: Коротеев Анатолий Анатольевич, Сафронов Андрей Александрович, Филатов Николай Иванович, Григорьев Алексей Львович, Хлынов Александр Вячеславович

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов

Статья в выпуске: 1 (40), 2023 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены закономерности функционирования системы генерации капель в составе капельного холодильника-излучателя. Предложена методика определения рабочих параметров генератора капель (размера и скорости частиц, величины их угловой расходимости и т. д.), обеспечивающих устойчивое функционирование капельного холодильника-излучателя при выполнении его целевой функции - обеспечении заданного перепада среднемассовой температуры капельного потока. Предложены модели функционирования генераторов капель различных типов. Модели основаны на обобщении результатов экспериментальной отработки генераторов капель различных типов в условиях микрогравитации, а также на результатах теоретического анализа закономерностей протекания различных капиллярных явлений, связанных с процессами запуска и останова системы генерации капель. Выявлены условия устойчивой работы генераторов капель различных типов. Определены оптимальные параметры работы генераторов капель с плоской фильерой, а также с капиллярной форсункой.

Еще

Капельный холодильник-излучатель, генератор капельного потока

Короткий адрес: https://sciup.org/143179908

IDR: 143179908

Список литературы Исследование генераторов капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе

  • Демянко Ю.Г., Конюхов Г.В., Коротеев А. С., Кузьмин Е.П., Павель-ев А.А. Ядерные ракетные двигатели. М.: ООО «Норма-Информ», 2001. 414 с.
  • Коротеев А.А. Капельные холодильники-излучатели космических энергетических установок нового поколения. М.: Машиностроение-Полёт : Машиностроение, 2008. 182 с.
  • Бондарева Н.В., Глухов Л.М., Коротеев А.А., Красовский В.Г., Кустов Л.М., Нагель Ю.А., Сафронов А.А., Филатов Н.И., Черникова Е.А. Бескаркасные системы отвода низкопотенциального тепла в космосе: успехи отработок и нерешённые задачи // Известия РАН. Энергетика. 2015. № 4. С. 130-142.
  • Конюхов В.Г., Конюхов Г.В. Теплофизика ядерных энергодвигательных установок. М.: Янус-К, 2009. 251 с.
  • Presler A.F., Coles C.E., Diem-Kirsop P.S., White K.A. III. Liquid droplet radiator program at the NASA Lewis Research Center: NASA Technical Memorandum 87139. URL: https://archive.org/details/ NASA_NTRS_Archive_ 19860002779/ mode/2up (accessed 24.11.2022).
  • Yarin A.L., Weiss D.A. Impact of drops on solid surfaces: self-similar capillary waves, and splashing as a new type of kinematic discontinuity // Journal of Fluid Mechanics. 1995. V. 283. P. 141-173. URL: https://doi.org/10.1017/S0022112095002266 (accessed 24.11.2022).
  • Joslyn T. Charging effects on fluid stream droplets for momentum exchange between spacecraft. Ph.D. Thesis, University of Colorado at Colorado Springs. 2009. URL: https ://ar chive . o rg/details / DTIC_ADA 5163 94/page/n 193/mode/ 1up?view=theater (accessed 24.11.2022).
  • Yang Linyi, Wang Chenglong, Qin Hao, Zhang Dalin, Tian Wenxi, Su G.H., Qui Suizheng. Operation performance analysis of a liquid metal droplet radiator for space nuclear reactor // Annals of Nuclear Energy. 2021. V. 158. 108301. URL: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2021. 108301 (accessed 24.11.2022).
  • Hong Ye, Yu-Long Ma. Combined radiation-evaporation model of a liquid droplet layer in space // Journal of Heat Transfer. 2011. V. 133(11). P. 111502-1-111502-7. URL: https://doi.org/10.1115/1.4004334 (accessed 24.11.2022).
  • Ohta K, Graf R.T., Ishida H. Evaluation of space radiator performance by simulation of infrared emission // Applied Spectroscopy. 1988. V. 42. № 1. P. 114-120. URL: https://doi.org/10.1366/0003 702884428635 (accessed 24.11.2022).
  • Englehart A.N., McConley M.W., Chubb D.L. Emittance measurements for a thin liquid sheet flow // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 1996. V. 10. № 3. P. 547-549. URL: https://doi. org/0.2514/3.827 (accessed 24.11.2022).
  • Mattick A.T., Hertzberg A. Liquid droplet radiator performance studies // Acta Astronautica. 1984. V. 12. Issues 7-8. P. 591-598. URL: https://doi.org/10.1016/ 0094-5765(85)90130-4 (accessed 24.11.2022).
  • Takanashi T., Totani T, Shimada T, Ryomon K, Wakita M, Nagata H. Exhaust heat characteristics of single liquid droplet stream for liquid droplet radiator // Thermal Science and Engineering. 2019. V. 27. Issue 1. P. 43-52. URL: https://doi.org/10.11368/tse.27.43 (accessed 24.11.2022).
  • Коротеев А.А., Сафронов А.А., Филатов Н.И. Влияние структуры капельной пелены на мощность бескаркасных космических излучателей и эффективность энергетических установок // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54. № 5. С. 817-820. Режим доступа: https://doi.org/10.7868/S0040364416050173 (дата обращения 24.11.2022).
  • Wallace D.B., Hayes DJ, Bush J.M. Study of orifice fabrication technologies for the liquid droplet radiator: NASA contractor report 187114. URL: https:// ntrs .nasa .gov/api/ citations/19910013059/ downloads/19910013059.pdf (accessed 24.11.2022).
  • Сафронов А.А., Коротеев А.А., Григорьев А.Л., Филатов Н.И. Изгиб вязкой струи, истекающей из капиллярного отверстия // Инженерно-физический журнал. 2022. Т. 95. № 1. С. 72-80.
  • Сафронов А.А., Коротеев А.А., Филатов Н.И., Григорьев А.Л. Поведение жидкой плёнки в окрестности капиллярных отверстий фильеры при запуске генератора капель // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 6. С. 224-234.
  • Chato D.J., Jacqmim D.A. Modeling the restraint of liquid jets by surface tension in microgravity: NASA report AIAA 2001-0931. URL: https://ntrs.nasa. gov/citations/20020031144 (accessed 24.11.2022).
  • Totani T, Itami M, Yabuta S., Nagata H, Kudo I, Iwasaki A., Hosokawa S. Peformance of droplet emittor for liquid droplet radiator under microgravity // Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part B. V. 68 № 668. P. 1166-1173. URL: https://www.researchgate. net/publication/273209047_Peformance_ of_Droplet_Emittor _for_Liquid_Droplet_ Radiator_under_Microgravity (accessed 24.11.2022).
  • Hokosawa S., Kawada M., Iwasaki A., Kudo I. Formation of a uniform liquid droplet stream for a liquid droplet radiator // Journal of the Japan society for aeronautics and space sciences. 1991. V. 39. Issue 453. P. 55-61. URL: https:// www.semanticscholar.org/paper/Formation-of-a-uniform-liq uid-dr op let-stream-for-a -Hosokawa-Kawada/9f3e6e03223ecad 0b 14e46dd7fa6a3640a029363 (accessed 24.11.2022).
  • Истомин В. Хроника полёта станции «Мир» (Информация по эксперименту «Пелена-2») // Новости космонавтики. 2000. Т. 10. № 7. C. 6-9.
  • Ляпин Д.А., Бурова М.Г., Григорьев А.Л., Бороздин Г.И., Костюк Л.Н., Грибков А.С. Итоги космического эксперимента «Капля-2» // Космические исследования. 2016. Т. 54. № 5. С. 1-4.
  • Muntz E.P., Orme M, Farnham T, Van Diep G. Pham, Huerre P. Liquid droplet generator: NASA Contractor Report 182246. URL: https://ntrs.nasa.gov/tions/ 19890016811 (accessed 24.11.2022).
  • Сафронов А.А., Коротеев А.А., Хлынов А.В., Филатов Н.И., Григорьев А.Л. Особенности отключения генераторов капель в бескаркасных системах отвода низкопотенциального тепла в космосе // Известия РАН. Энергетика. 2021. № 4. С. 82-89. Режим доступа: https://doi. org/10.31857/S0002331021040129 (дата обращения 24.11.2022).
  • Suñol F., González-Cinca R. Liquid jet breakup and subsequent droplet dynamics under normal gravity and in microgravity conditions // Physics of Fluids. 2015. V. 27. Issue 7. 077102. URL: https://doi. org/10.1063/1.4927365 (accessed 24.11.2022).
  • Umemura A., Osaka J., Shinjo J., Nakamura Ya, Matsumoto S, Kikuchi M, Taguchi T, Ohkuma H, Dohkojima T, Shimaoka T, Sone T, Nakagami H., Ono W. Coherent capillary wave structure revealed by ISS experiments for spontaneous nozzle jet disintegration // Microgravity Science and Technology. 2020. V. 32. P. 369-397. URL: https://doi.org/10.1007/ s12217-019-09756-0 (accessed 24.11.2022).
  • Сафронов А.А., Коротеев А.А., Филатов Н.И., Бондарева Н.В. Быстрые растущие волны в струе вязкой жидкости, инициированные колебаниями концевой капли // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 2. С. 255-263. EDN: UPSKJH Статья поступила в редакцию 09.11.2022 г. Окончательный вариант — 25.11.2022 г.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp