第
39
卷第
2
期
2007
年
2
月
哈尔滨工业大学学报
JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Vo
l.
39
No.2
Feb.
2007
空间站舱内侧上送侧下回对称通风方式数值模拟
郑忠海，张吉礼，梁珍
(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨
150090)
摘
要:首先用封问方腔自然对流换热典型问题验证了数值模拟的准确性，然后对侧上送侧下回对称通风
方式进行不同工况的数值模拟，结果表明:在一定工况下该通风方式出现分叉解现象;当自然对流无量纲数
Gr/Re
2
小于
5
时忽略重力影响的误差不超过
5%
;微重力水平低于
10
-3
g
。可认为等同于零重力;送风角度为
45
。时流场平均流速最大，建议
30
0
-60
0
，且送风速度小于1.
O
m/
S.
关键词:空间站;对流换热;通风空调;分叉解
中图分类号:
035
1.
3
文献标识码
:A
文章编号:
0367
-
6234
(2007)
02
-
0270
-
04
Numerical simulation of upside air-supply bottom-side
air-return
symmetric ventilation in space station cabin
ZHENG
Zhong~hai
，
ZHANG
Ji-li ,LIANG Zhen
(School
of
Mumiciple
and
Environmental
Engineering
,
Harbin
Institute
of
Technology
,
Harbin
150090
, China)
Abstract:
The classical numerical simulation of enclosed square cavity natural convection is verified firstly.
Then the upside air - supply bottom - side air - return symmetric ventilation pattern is simulated numerically
under
different conditions.
It
concludes that this ventilation pattern could
be
optimum and bifurcation phenom-
ena
could exist
under
certain conditions. And that natural convection could
be
neglected when the value of di-
mensionless number
Gr/Re
2 is less than 5 or microgravity is less than 10
-3
g0
,
It
suggests that air - supply an-
gle could choose between
30 and 60 , and at angle 45 , the field velocity is maximum and air - supply velocity
less than 1
m/
s could be optimum.
Key
words:
space station; convection heat exchange; ventilation and air conditioning; bifurcation
航天器环境控制和生命保障系统不仅能够保
证仪器设备正常工作，而且应使舱内环境具有较
高的热舒适性，以满足航天员生理和心理需求，提
高载人航天系统的人机工效.一般航天器舱内较
适宜的气压为
1
个大气压，温度为
22
-
27
0
C
，相
对湿度为
30%
-70%
，空气流速为
0.2
-0.
5rr
内，
氧气浓度为
20.959
毛
[1]
为了消除舱内来于人体
代谢热、仪器设备散热及外部太阳辐射热等余热、
回收利用空气中的水分必须对舱内空气进行冷却
减湿和水分再生循环利用处理
[1]
载人航天实践
表明，气密舱内气体的温度、有害气体的浓度、气
体的流动特性等在舱内空间的分布是不均匀的.
收稿日期:
2005
-01 -12.
作者简介:郑忠海
(1981
一)
，男，博士生研究生-
张吉礼(1
969
一)
，男，博士，教授，博士生导师
因此，在微重力条件下，要实现舱内空气中物质和
能量的输送和交换、保证舱内环境的舒适性，必须
进行强迫通风循环，实现有组织气流通风
[2]
数值模拟是研究航天器舱内环境参数特性
的一种有效方法
[3
-6]
倍受国内外的关注.其
中
FLUENT
软件无论对简化的物理模型、还是
对复杂的实际问题都具有较强的数值求解和
处理能力，可对舱内环境进行数值模拟.而封
闭方腔对流换热是数值传热中的一个基本问
题
[7]
可用来检验数值模拟的正确性.本文利
用
FLUENT
软件首先模拟验证了封闭方腔的
自然对流换热问题，然后模拟分析了在微重力
环境下舱内侧上送侧下回通风方式的强迫对
流换热特性及其规律.
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