题目：中型空间环模器真空系统设计与仿真

随着我国载人航天技术的进一步发展， 航天员舱外活动已迫在眉睫. 舱外活动的重要装置舱外航天服装备构成复杂，研制技术难度大，其功能、性能以及安全性和可靠性直接关系到航天员的生命安全和舱外活动任务的成败。因此，在其研制过程中必须通过充分的地面模拟试验，暴露设计和工艺等方面的缺陷，以期尽早发现并消除潜在隐患，保证舱外航天服装备的高安全性、高可靠性和良好的宇宙空间环境适应性。因此以舱外航天服的环境模拟为研究对象的环模器研究已刻不容缓。本文主要针对舱外航天服用的环模器真空系统开展预先研究： 1.详细设计了中型空间环模器及其真空系统 以舱外航天服尺寸及中国航天员人体尺寸为基础，确定了中型空间环模器尺寸及实验空间尺寸。根据被抽气体量及环模器对真空度的要求，对环模器预抽真空系统、超高真空系统进行了设计及计算。为真空系统的仿真提供数据支持。2.航天员舱外活动能量代谢计算 综合研究了人体运动学与动力学方法，结合失重状态下人体运动特点，建立了失重状态下人体的运动学与动力学模型，在此模型的基础上对航天员舱外活动进行仿真，从而得到航天员舱外活动的能量代谢值。通过仿真结果与常用的航天医学估测方法包括氧消耗法、二氧化碳排出法、通风液冷散热法的估测数据比较可知，失重人体运动仿真法用于估测航天员舱外活动能量代谢产热是可行的。航天员舱外活动能量代谢值为真空系统热负荷计算提供了理论支持。 3.建立了环模器真空系统MATLAB仿真模型库 在真空系统设计的基础上，以系统仿真研究为目的，以单个设备为基本模块，以状态方程、质量连续方程、能量守恒、动量守恒方程等为基础，建立了空间环境模拟真空系统MATLAB/Simulink仿真模型库。利用系统仿真来验证真空系统设计的合理性. 4.低温泵温度场分析与模拟 确定了低温冷凝泵的低温阵列的基本结构，在分别分析低温阵列的冷凝板与人字形挡板热负荷的基础上，针对不同材料制作的冷凝板与人字形挡板，应用有限元分析软件ANSYS对其进行温度场分析与模拟，通过分析其温度分布特性，确定了影响温度分布特性的因素，为低温阵列的优化提供一定的理论依据。 本论文的研究工作将为我国航天员舱外活动及其空间环境模拟提供相应的理论依据和技术支持。