平流层浮空器驻空热力学特性

目录
前言
第1章 概述 1
1.1 平流层浮空器 1
1.1.1 平流层飞艇 1
1.1.2 高空气球 6
1.2 平流层浮空器热力学环境 8
1.2.1 平流层环境特征 8
1.2.2 浮空器热力学环境 13
1.3 平流层浮空器热力学研究现状 14
1.3.1 平流层浮空器热力学理论研究 14
1.3.2 平流层浮空器热力学试验研究 16
1.3.3 平流层浮空器热力学仿真研究 16
第2章 平流层浮空器热力学建模 19
2.1 大气模型 19
2.2 太阳辐射模型 20
2.2.1 太阳空间位置 20
2.2.2 太阳直射辐射 23
2.2.3 太阳散射辐射 25
2.2.4 地面反射辐射 25
2.2.5 太阳辐射模型验证 26
2.3 红外辐射模型 27
2.4 对流换热模型 29
2.4.1 气体热物性参数 29
2.4.2 蒙皮外表面对流换热 29
2.4.3 蒙皮内表面对流换热 31
2.5 太阳电池模型 31
2.6 流场计算模型 32
2.6.1 物理模型 32
2.6.2 控制方程 33
2.7 热平衡方程 34
2.7.1 正球形囊体 35
2.7.2 流线型囊体 38
2.8 热力学计算方法 38
2.9 本章小结 39
第3章 正球形囊体驻空热特性研究 40
3.1 计算条件 40
3.2 昼夜温度变化分析 41
3.3 蒙皮热物性参数影响分析 43
3.3.1 太阳辐射吸收率影响 43
3.3.2 外表面红外发射率影响 44
3.3.3 内表面红外发射率影响 44
3.4 飞行工况影响分析 45
3.4.1 对流速度影响 45
3.4.2 驻空高度影响 46
3.4.3 季节影响 46
3.5 本章小结 47
第4章 流线型囊体驻空热特性研究 48
4.1 计算条件 48
4.2 昼夜温度变化分析 49
4.3 太阳电池影响分析 51
4.3.1 太阳电池太阳辐射吸收率影响 51
4.3.2 隔热热阻影响 52
4.3.3 电池铺装面积影响 56
4.4 蒙皮热物性参数影响分析 57
4.4.1 太阳辐射吸收率影响 57
4.4.2 外表面红外发射率影响 58
4.4.3 内表面红外发射率影响 58
4.5 飞行工况影响分析 60
4.5.1 对流速度影响 60
4.5.2 季节影响 60
4.5.3 浮空器朝向影响 60
4.6 本章小结 61
第5章 平流层浮空器内部自然对流特性研究 63
5.1 内部自然对流计算方法 63
5.1.1 边界条件 63
5.1.2 数值方法 64
5.2 模型验证 65
5.2.1 计算参数 65
5.2.2 验证结果 65
5.3 内部自然对流计算条件 67
5.3.1 正球形囊体计算条件 67
5.3.2 流线型囊体计算条件 68
5.4 内部自然对流稳态分析 68
5.4.1 内部气体温度分布 68
5.4.2 内部气体流速分布 72
5.4.3 内部气体压力分布 76
5.5 内部自然对流非稳态分析 79
5.5.1 导热传热模型 79
5.5.2 计算结果与分析 80
5.6 本章小结 84
第6章 平流层浮空器外部对流特性研究 85
6.1 外部对流计算方法 85
6.1.1 几何网格划分 85
6.1.2 边界条件和数值方法 86
6.2 模型验证 87
6.2.1 正球形囊体外流场计算 87
6.2.2 流线型囊体外流场计算 87
6.3 外部对流特性分析 90
6.3.1 计算条件 90
6.3.2 典型状态分析 90
6.3.3 对流速度影响分析 93
6.3.4 飞行迎角影响分析 98
6.3.5 太阳直射角度影响分析 100
6.3.6 几何外形影响分析 103
6.4 本章小结 106
第7章 平流层浮空器超热应对措施分析 107
7.1 外表面金属镀层分析 107
7.1.1 应对措施方案设计 107
7.1.2 有效性分析 108
7.2 太阳电池散热风道分析 111
7.2.1 应对措施方案设计 111
7.2.2 有效性分析 111
7.3 内部空气隔层分析 112
7.3.1 应对措施方案设计 112
7.3.2 有效性分析 113
7.4 昼夜差异化抗风分析 119
7.4.1 应对措施方案设计 119
7.4.2 有效性分析 119
7.5 本章小结 121
第8章 总结与展望 122
8.1 总结 122
8.2 展望 123
参考文献 124