مطالعه عددی سخت‌افزار کنترل حرارتی فضاپیما با ترکیب مواد تغییر فاز جامد – مایع و لوله حرارتی

یک سخت‌افزار جدید کنترل گرمایی فضاپیما متشکل از دو کانال موازی که برای لوله حرارتی (‏HP)‏و ماده تغییر فاز جامد – مایع (‏PCM)‏کار می‌کنند، برای مولفه اتلاف حرارت بالا پیشنهاد شده‌است که به طور متناوب با وظایف کوتاه کار می‌کند. در مطالعه حاضر، رادیاتور ساختار کندویی (شش ضلعی) با دستگاه ترکیب HP و PCM طراحی شده‌است و مدل‌های ریاضی حرارتی دقیق برای تحلیل عددی ارائه شده‌است. مقایسه نتایج محاسباتی بین PCM و بدون PCM نشان می‌دهد که دستگاه HP – PCM گرمای اوج زمانی را در کل دوره مدار از طریق ذوب و انجماد متناوب PCM توزیع مجدد می‌کند، و در نتیجه حداکثر و حداقل دما به طور موثر کاهش می‌یابد. اشکال کاربرد PCM به دلیل رسانایی گرمایی کم می‌تواند با استفاده از آرایش موازی کانال HP با موفقیت حل شود. دستگاه HP – PCM پیشنهادی می‌تواند نوعی جز خارج از قفسه باشد و به هیچ نوع پیکربندی اختصاص‌داده‌شده نیاز ندارد. بنابراین، می‌تواند با تاثیر کم‌تر بر هزینه برنامه و زمان‌بندی متفاوت از اکثر برنامه‌های PCM استفاده شود.

A new spacecraft thermal control hardware composed of two parallel channels working for heat pipe (HP) and solid–liquid phase change material (PCM), respectively, is suggested for the high heat dissipating component which works intermittently with short duty. In present study the honeycomb structure radiator embedded with the device combining HP and PCM is designed, and the detailed thermal math models are developed for numerical analysis. The comparison of computational results between with and without PCM shows that the HP–PCM device redistributes temporal peak heat around a whole orbit period through alternate melting and freezing of PCM, and, as a result, the maximum and minimum temperatures are effectively alleviated. The drawback of PCM application due to low thermal conductivity can be successfully resolved by means of parallel arrangement of the HP channel. The suggested HP–PCM device can be a kind of off-the-shelf component and it does not require any case dedicated configura