مدلسازی عددی و تجربی اثر الگو های دوخت بر عملکرد حرارتی عایق‌های چندلایه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی دانشگاه اصفهان، اصفهان ایران

3 گروه مهندسی مواد، پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران، اصفهان

چکیده

یکی از چالش های طراحی و ساخت ماهواره ها؛ تغییرات شار های حرارتی وارد بر بدنه است. به منظور کاهش اثرپذیری ماهواره از محیط اطراف، از عایق های چندلایه استفاده می شود. نحوه اتصال پتوهای عایق تأثیر قابل توجهی بر عملکرد حرارتی دارند. هدف اصلی این پژوهش تعیین شرایطی است که تحت آن کمترین مقدار ضریب نشر مؤثر و شار حرارتی در عایق‌های چند لایه حاصل شود. به همین منظور چندین طرح اتصال دوخت مدلسازی شده است و طرح اتصال لایه به لایه به عنوان بهترین طرح اتصال بین پتوهای عایق تعیین شد. همچنین به منظور اعتبارسنجی، مدل بدون دوخت و طرح اتصال لایه به لایه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. انحراف نتایج مدل عددی از نتایج تجربی کمتر از 9 درصد است. به منظور ارزیابی عملکرد عایق چندلایه، اثر تعداد لایه ها، اثر ضخامت لایه‌ها و جنس مواد نیز تحلیل شده است. همچنین، به دلیل سیکل دمایی در محیط اطراف ماهواره دو حالت شرایط محیطی گرم و سرد لحاظ شده است. نتایج نشان می دهد طرح اتصال لایه به لایه با تعداد 12لایه که در حالت محیطی گرم شار حرارتی 2.0216 وات بر متر مربع و ضریب نشر 0.0037 و در حالت محیطی سرد شار حرارتی 2.360 وات بر متر مربع و ضریب نشر 0.0048 دارد، بهترین طرح اتصال می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Modeling of the Effect of Seam Schemes on Thermal Performance of Multilayer Insulations

نویسندگان [English]

  • Ehsan Baniasadi 1
  • Fateme Babaie 2
  • Mohammad Reza Pakmanesh 3
  • Hamid Mesfrosh 3
1 Department of mechanical engineering,, University of Isfahan
2 Department of Mechanical engineering,, University of Isfahan, Isfahan,, Iran
3 Institute of Material and Energy, Iranian space research center, Isfahan, Iran
چکیده [English]

One of the challenges in design and construction of satellites is the variation of heat fluxes over the body. Multilayer insulation is used to reduce the impact of environment on the satellite. The connection type of insulation blankets has a considerable effect on the thermal performance. In this paper, the effect of sewing patterns on the thermal performance of multilayer insulators is investigated. The main purpose of this study is to determine the conditions under which the minimum effective emittance coefficient and heat flux of multilayer insulations can be obtained. In this regard, several stitching joint patterns have been modeled and the layer-by-layer model is identified as the best bonding scheme for the insulation blankets. Moreover, the experimental data on no-seam and layer-by-layer patterns are used to validate the numerical models. Deviation of numerical results from experimental data is less than 9%. The effects of the number of layers, thickness and properties of the materials are analyzed. Moreover, due to the temperature cycle in the space, both hot and cold conditions are considered. The results indicate that the layer-by-layer joint pattern with 12 layers has the best thermal performance, i.e. in hot cycle the heat flux and emission coefficient are 2.0216 W / m2 and 0.003653, and in cold cycle the heat flux and emission coefficient are 2.36 W / m2 and 0.004784, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multi-layer insulation
  • Thermal control of the satellite
  • Netting spacer
  • Metalized reflector
  • Effective emittance