目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 平流層浮空器 1
1.1.1 平流層飛艇 1
1.1.2 高空氣球 6
1.2 平流層浮空器熱力學(xué)環(huán)境 8
1.2.1 平流層環(huán)境特征 8
1.2.2 浮空器熱力學(xué)環(huán)境 13
1.3 平流層浮空器熱力學(xué)研究現(xiàn)狀 14
1.3.1 平流層浮空器熱力學(xué)理論研究 14
1.3.2 平流層浮空器熱力學(xué)試驗研究 16
1.3.3 平流層浮空器熱力學(xué)仿真研究 16
第2章 平流層浮空器熱力學(xué)建模 19
2.1 大氣模型 19
2.2 太陽輻射模型 20
2.2.1 太陽空間位置 20
2.2.2 太陽直射輻射 23
2.2.3 太陽散射輻射 25
2.2.4 地面反射輻射 25
2.2.5 太陽輻射模型驗證 26
2.3 紅外輻射模型 27
2.4 對流換熱模型 29
2.4.1 氣體熱物性參數(shù) 29
2.4.2 蒙皮外表面對流換熱 29
2.4.3 蒙皮內(nèi)表面對流換熱 31
2.5 太陽電池模型 31
2.6 流場計算模型 32
2.6.1 物理模型 32
2.6.2 控制方程 33
2.7 熱平衡方程 34
2.7.1 正球形囊體 35
2.7.2 流線型囊體 38
2.8 熱力學(xué)計算方法 38
2.9 本章小結(jié) 39
第3章 正球形囊體駐空熱特性研究 40
3.1 計算條件 40
3.2 晝夜溫度變化分析 41
3.3 蒙皮熱物性參數(shù)影響分析 43
3.3.1 太陽輻射吸收率影響 43
3.3.2 外表面紅外發(fā)射率影響 44
3.3.3 內(nèi)表面紅外發(fā)射率影響 44
3.4 飛行工況影響分析 45
3.4.1 對流速度影響 45
3.4.2 駐空高度影響 46
3.4.3 季節(jié)影響 46
3.5 本章小結(jié) 47
第4章 流線型囊體駐空熱特性研究 48
4.1 計算條件 48
4.2 晝夜溫度變化分析 49
4.3 太陽電池影響分析 51
4.3.1 太陽電池太陽輻射吸收率影響 51
4.3.2 隔熱熱阻影響 52
4.3.3 電池鋪裝面積影響 56
4.4 蒙皮熱物性參數(shù)影響分析 57
4.4.1 太陽輻射吸收率影響 57
4.4.2 外表面紅外發(fā)射率影響 58
4.4.3 內(nèi)表面紅外發(fā)射率影響 58
4.5 飛行工況影響分析 60
4.5.1 對流速度影響 60
4.5.2 季節(jié)影響 60
4.5.3 浮空器朝向影響 60
4.6 本章小結(jié) 61
第5章 平流層浮空器內(nèi)部自然對流特性研究 63
5.1 內(nèi)部自然對流計算方法 63
5.1.1 邊界條件 63
5.1.2 數(shù)值方法 64
5.2 模型驗證 65
5.2.1 計算參數(shù) 65
5.2.2 驗證結(jié)果 65
5.3 內(nèi)部自然對流計算條件 67
5.3.1 正球形囊體計算條件 67
5.3.2 流線型囊體計算條件 68
5.4 內(nèi)部自然對流穩(wěn)態(tài)分析 68
5.4.1 內(nèi)部氣體溫度分布 68
5.4.2 內(nèi)部氣體流速分布 72
5.4.3 內(nèi)部氣體壓力分布 76
5.5 內(nèi)部自然對流非穩(wěn)態(tài)分析 79
5.5.1 導(dǎo)熱傳熱模型 79
5.5.2 計算結(jié)果與分析 80
5.6 本章小結(jié) 84
第6章 平流層浮空器外部對流特性研究 85
6.1 外部對流計算方法 85
6.1.1 幾何網(wǎng)格劃分 85
6.1.2 邊界條件和數(shù)值方法 86
6.2 模型驗證 87
6.2.1 正球形囊體外流場計算 87
6.2.2 流線型囊體外流場計算 87
6.3 外部對流特性分析 90
6.3.1 計算條件 90
6.3.2 典型狀態(tài)分析 90
6.3.3 對流速度影響分析 93
6.3.4 飛行迎角影響分析 98
6.3.5 太陽直射角度影響分析 100
6.3.6 幾何外形影響分析 103
6.4 本章小結(jié) 106
第7章 平流層浮空器超熱應(yīng)對措施分析 107
7.1 外表面金屬鍍層分析 107
7.1.1 應(yīng)對措施方案設(shè)計 107
7.1.2 有效性分析 108
7.2 太陽電池散熱風(fēng)道分析 111
7.2.1 應(yīng)對措施方案設(shè)計 111
7.2.2 有效性分析 111
7.3 內(nèi)部空氣隔層分析 112
7.3.1 應(yīng)對措施方案設(shè)計 112
7.3.2 有效性分析 113
7.4 晝夜差異化抗風(fēng)分析 119
7.4.1 應(yīng)對措施方案設(shè)計 119
7.4.2 有效性分析 119
7.5 本章小結(jié) 121
第8章 總結(jié)與展望 122
8.1 總結(jié) 122
8.2 展望 123
參考文獻 124