● 摘要
本文首先根据平流层飞艇囊体和薄膜太阳能电池本身的特性,研制了一种柔性多层隔热结构,建立了其物理和数学模型,对其隔热特性进行了仿真,并进行了环境试验,验证了其隔热特性。其次,柔性多层隔热结构的加入,会影响薄膜电池本身工作时的温度,温度的改变进而影响了薄膜电池的转换效率。本文根据相关理论,经过简化建立了平流层飞艇太阳能电池阵电性能输出模型,并对其在任意时刻下的功率输出特性用Matlab进行仿真,在此基础上,对电池阵加入柔性多层隔热材料进行隔热,分析了隔热材料的加入对其功率输出特性的影响。最后,利用CATIA建立了平流层飞艇的三维模型,分析了其热环境模型,在Fluent中对其热特性进行了热仿真。并分析了隔热层的加入对太阳能电池阵、囊体以及内部氦气温度分布的影响。
本文的主要创新点有:(1)结合飞艇和太阳能电池本身的特性研制了一种柔性多层隔热结构,分析了其传热模型并对其隔热特性进行了环境试验验证;(2)根据相关理论,建立了电池阵的功率输出仿真模型,分析了其在不同飞行姿态下的输出特性,并分析了隔热层的加入对其输出特性的影响;(3)结合飞艇热环境,对其热特性进行了仿真,分析了隔热层的加入对飞艇电池阵、囊体以及内部氦气温度的影响。
本文针对平流层飞艇太阳能电池阵隔热与增强方案进行了详细设计、建模仿真与试验验证,其研究成果可为未来平流层飞艇的设计提供了技术支持。
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