Исследование процессов тепло- и массообмена и оптимизация параметров перспективных тепловых труб для систем терморегулирования космических аппаратов и наземного транспорта методами обратных задач теплообмена

Подготовлен обзор различных моделей тепловых труб (с полиартериальными, аксиалными и артериальными капиллярными структурами; контурные тепловые трубы). Проведен анализ свойств потенциальных двухфазных теплоносителей для аксиальных тепловых труб. Анализировался перепад давления в жидкой и паровой фазе. Рассмотрено термические сопротивления тепловых труб, включающее в себя термическое сопротивление испарителя, термическое сопротивление конденсатора, а также термическое сопротивление теплопроводных фланцев, являющихся частью конструкции тепловой трубы. Существовавшие до настоящего времени модели расчета теплопередающей способности и термического сопротивления тепловых труб, как было показано, имеют множество ограничений и упрощений, в следствие чего точность определения тепловых параметров тепловых труб недостаточна и требует уточнения. . Разработаны методы и вычислительные алгоритмы определения коэффициентов математических моделей теплопереноса в тепловых трубах, в том числе: - проведен анализ процесса теплопереноса в пульсирующей тепловой трубе (ПТП), - разработана термодинамическая модель цикла, позволяющая найти изменение энтропии в каждом процессе, получено уравнение состояния двухфазной смеси, в качестве которого может быть использовано вириальное уравнение реального газа с неизвестными функциями температуры, которые могут быть идентифицированы по табличным распределениям давления и удельного объёма в зависимости от температуры, - разработан итерационно-вариационный метод, который может применяться как для линейного, так и нелинейного матричного оператора A в системе линейных алгебраических уравнений Au = f, - проведен вычислительный эксперимент для воды в диапазоне температуры от 80 до 100 ºС подтвердил регуляризирующие свойства метода, позволившего определить вириальные функции температуры в указанном интервале из системы алгебраических уравнений , - на основе полученного вириального уравнения состояния смеси воды и пара в двухфазной области выполнен расчёт термодинамического цикла пульсирующей тепловой трубы: для заданных степеней сухости в точках изобарно-изотермического процесса в испарителе получены переменные состояния – температура, давление, удельный объём, рассчитано изменение энтропии в термодинамических процессах цикла, найдено изменение энтальпии цикла. По результатам проделанной оценки возможностей имеющихся технических средств для проведения теплофизических исследований многофазных систем представлен проект модернизации экспериментальной установки для исследования процессов теплопереноса в пульсирующей тепловой трубе с использованием методологии обратных задач теплопереноса, который согласно общего плана работ должен быть осуществлен в 2024 году.