- 徐然;俞凌筠;肖明堃;曹庆泰;吴静怡;杨光;
微重力环境下低温推进剂的气液分离效率制约其稳定输送。受实验条件限制，相关低温微重力实验数据仍然匮乏，非等温条件下的气液界面演化机理尚缺乏系统认识。针对上述问题，论文以液氧为研究对象，基于磁重力补偿原理，在地面构建了一套重力水平连续可调的液氧气液分离实验平台。通过使用金属筛网分离构件，系统研究了不同等效重力条件和入口温度下液氧中气泡的动力学行为及其气液分离性能。结合高速成像与同步参数测量，揭示了气液界面在筛网约束下的动态演化过程，重点分析了入口温度变化对气泡形态特征及临界泡破压力的影响规律。结果表明，入口温度与重力水平对气泡形态具有显著耦合作用；在气液分离性能方面，随着入口温度升高，金属筛网的临界泡破压力呈现明显下降趋势。在常重力条件下，入口温度为96 K时临界泡破压力为0.042 MPa，而当入口温度升高至102 K时，该压力降低至约0.011 MPa。上述研究为揭示微/低重力条件下低温推进剂气液分离机理提供了实验依据。
2026年02期 v.32;No.201 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：49 ] - 郝昭璋;柯长磊;熊联友;刘弘民;彭楠;左建生;李空荣;张晓华;刘立强;
氦气在干式稀释制冷机中的循环效率，是决定系统制冷功率与整体效能的关键。传统系统多采用涡轮分子泵进行氦气的预压缩，然而，此类泵不仅对高真空环境有严苛要求、质量流量有限，且其设计并未针对低温工况进行优化。随着对更大制冷量的需求日益迫切，现有技术已逐渐出现瓶颈。论文探讨了离心式压缩机作为实现更大流量氦循环替代方案的可行性。通过对氦气离心式冷压缩机的叶轮进行专门设计与流体力学仿真，初步验证了此技术应用于稀释制冷机循环中的潜力与优势。离心式压缩机有望克服传统方案的限制，为开发下一代大冷量稀释制冷机提供一条可行的技术路径。
2026年02期 v.32;No.201 169-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1600K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：102 ] - 张荣达;马原;王云龙;王康;厉彦忠;
为研究微重力条件下低温推进剂贮箱的加注-保持-排气式（CHV）预冷特性，选择液氢贮箱作为对象，建立CHV预冷全过程热平衡数值模型，计算并分析预冷过程温度、压力及沸腾传热特性，研究加注质量流速、排气目标压力及气壁温差最小限值对预冷性能的影响规律。结果表明：CHV预冷前期对低温流体冷却能力利用不足，更易引发超压风险；CHV预冷周期内加注、保持和排气阶段壁面降温速率逐渐减小；液壁间沸腾传热集中发生于加注阶段，该阶段预冷全程以膜沸腾传热为主，平均时间占比达91%；适当增加加注质量流速和气壁温差限值可有效改善CHV预冷性能，其中质量流速从0.01 kg/s提高至0.05 kg/s时，壁面降温速率提升4.9倍，预冷消耗时长降低6.9%，气壁温差限值从5 K增加至20 K时，预冷消耗时长降低38%，消耗质量仅增加10%。
2026年02期 v.32;No.201 175-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：98 ] - 桂利佳;李言青;徐文杰;李叶飞;石恩涛;
针对臭氧总量探测仪中使用的大阵面CCD探测器，在无TEC制冷模块的情况下，提出了一种基于辐射制冷的精密控温设计。考虑到探测仪在卫星上的特定布局和结构特性，为CCD组件设计了专用的面积0.36 m~2的散热板，布局于星体载荷舱+Y侧桁架上，作为CCD芯片的专用散热面。通过采用柔性石墨膜和热管结合的技术，建立了可靠的传热路径，确保了CCD芯片的低温高稳定性运行。为最大限度减少寄生漏热，在散热路径沿途关键界面处采用了聚酰亚胺隔热垫进行隔热设计，并对各界面当量热阻进行了详细计算和优化。在CCD热沉部分，设计了多路小功率加热器（每路2.5 W，每通道两主一备），并结合了精密的PID控温策略，以实现mK量级的精密温度控制。热仿真结果表明，两个探测通道的CCD芯片温度能稳定控制在-33℃，且温度稳定性优于±0.03℃，满足了指标要求；在轨遥测结果与热仿真结果一致性良好，证实了热设计的有效性和准确性。该论文的热设计方法对于类似CCD组件的热控设计具有重要的参考和借鉴价值。
2026年02期 v.32;No.201 183-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：81 ] - 姚磊;康馨月;闫春杰;王琎;杨鹏;
为解决空间低温推进剂贮箱在微重力下的压力控制问题，实现低温推进剂的长期在轨运行，论文建立了液氢贮箱自增压和热力学排气系统模型。研究了外界漏热作用下贮箱内的自增压过程，揭示了热分层现象的形成机理。结合正交试验和FLUENT模拟，设计了16种不同参数组合工况，详细分析了循环泵流量、排气率、喷嘴尺寸和节流阀背压对降压过程的影响，并量化了各参数的影响权重，以最小排气损失为目标，开展了参数优化设计。结果表明：流量越大，平均压降时间越短；在流量相同的情况下，排气率越高，主流流体入口温度越低，压力下降更快；在相同的排气量下，当喷嘴尺寸较小时，进气速度较快，降压时间越短。对排气量而言，参数重要性排序为：排气率>循环泵流量>喷嘴尺寸>节流阀背压。由均值主效应图得到了各参数的最佳取值，循环泵流量为0.04 kg·s~(-1)、节流阀背压为10 kPa、排气率为1%、喷嘴直径为0.005 m。本研究为TVS系统设计与控制提供了理论依据，后续可开展实验验证与动态工况适用性研究。
2026年02期 v.32;No.201 190-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：68 ] - 张璐;申蕾;韩蓬磊;杨帅;
红外探测器用斯特林制冷机运行声音具有特异性，此特异性可以直观表征制冷机的可靠性。声音由物体振动产生，通过对制冷机运行过程中的微振动输出值，即加速度特征值进行有效提取分析，便于开展制冷机早期CBM故障诊断。论文基于某型制冷机的微振动输出值特征，分析制冷机声音异常的诱发因素，从而确定微振动加速度值的采集方法，获取了健康状态的声音频谱特征。在本研究方法基础上开发了一套工程化的测试系统，后期通过大量的数据积累建立与故障模式相关的CBM诊断模型，起到对制冷机故障诊断、监测和预警的作用。
2026年02期 v.32;No.201 199-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：60 ] - 薛璞;张启勇;刘世贸;刘志帆;
为研究多孔介质中正仲氢催化转化过程的传热传质特性，基于双重介质模型分别构建颗粒孔隙与堆床空隙的质量守恒方程和能量守恒方程，将关键物理效应转化为控制方程组中的源项进行表征。针对该过程压力场、温度场、组分比例场不同的特征时间，仲氢（或正氢）组分比例场变化更为剧烈，控制方程中的非定常项易造成数值弥散或振荡。论文引入IMPES算法相似的隐式-显式分步求解思想，提出隐式压力及温度-显式组分比例（IMPTECR）算法，核心目的在于分离非定常项得到形式上类似于稳态问题的压力场和温度场控制方程，采用“压力场隐式求解-温度场隐式求解-组分比例场显式求解”的分步求解策略，再结合控制容积法对控制方程进行离散求解。数值算例表明，IMPTECR算法在绝热与等温工况下均表现出良好的收敛性和稳定性，可避免数值振荡与误差累积。基于Hutchinson等报道的正仲氢催化转化实验数据，对所建立的数值求解模型进行了验证，通过对比模型预测值与实验实测值，证实了该数值求解模型的准确性。研究为正仲氢转化器的数值模拟及优化设计提供了可靠算法。
2026年02期 v.32;No.201 205-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：27 ] - 王景杰;许国太;薛海亮;庄昌佩;杨宝山;何嘉华;于锟锟;杜海鹏;
机械制冷机是提供空间红外载荷低温工作环境的关键设备，其运行过程中产生的振动是影响红外探测器正常工作的重要因素。为抑制制冷机振动传递，基于一体式柔性弹簧结构设计了一种被动隔振装置。以振动传递率为目标确定了系统的隔振参数，采用结构参数化有限元方法确定了隔振元件柔性弹簧的结构尺寸。实验结果表明，该装置在压缩机主频处x、y、z三方向均实现显著的振动抑制，压缩机轴向隔振效率达90%。
2026年02期 v.32;No.201 213-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：52 ]