● 摘要
环路热管技术是近年来航天器热控制领域内最前沿的热控制技术，目前主要应用于以空间微重力环境为背景的各种航天器中。双储液器环路热管解决了常规单储液器环路热管重力场运行姿态受限的问题，使得环路热管技术可以应用于飞机热量管理系统和解决地面大功率或高热流密度电子设备的散热。本文针对双储液器环路热管重力场中的应用背景，开展了一系列稳态和动态运行特性的可视化实验研究。通过连续改变热载荷的方式对不同蒸发器与储液器姿态下的双储液器环路热管进行可视化实验研究，直观的观察到了环路热管内部的气泡、对流、气液两相流等重要的可视化现象，并对相关实验现象进行了直观客观的分析，对可视化这种全新的实验方法有了一个整体的了解和掌握，为后续更为深入的实验研究奠定了良好的基础。对双储液器环路热管的传热机理和稳态运行特性进行了可视化实验研究，直观的观察到了固定热导区和可变热导区的气液分布和转换状态，并观察到了固定热导区热导随热载荷增大而有所减小的现象，对不同热沉温度下环路热管不同的稳态运行特性进行了直观的可视化解释。以环路热管技术的实际工程应用为前提，研究了双储液器环路热管的启动特性，根据可视化实验结果分析了蒸发器不同气液分布、启动热载荷大小、以及不同的蒸发器与储液器方位对启动性能的影响，首次观察到了蒸气槽道存在蒸气而液体干道充满液体的小热载荷启动过程中所发生的毛细芯瞬态击穿现象。研究了双储液器环路热管在启动和运行过程中所出现的一系列不稳定现象，包括温度迟滞、工质倒流和温度波动，结合观察到的可视化现象客观分析了这些不稳定现象产生的原因。首次对不同热沉温度下的温度迟滞现象进行了直观的可视化解释，实验还发现，温度波动通常伴随倒流现象同时发生，其原因都是由于蒸发器与储液器之间的相对压力变化。