مدلسازي عددي و تجربي اثر الگو هاي دوخت بر عملكرد حرارتي عايق‌هاي چندلايه

Numerical and experimental modeling of the effect of seam schemes on thermal performance of multilayer insulations

يكي از چالش­هاي طراحي و ساخت ماهواره­ها؛ تغييرات شار­هاي حرارتي وارد بر بدنه است. به منظور كاهش اثرپذيري ماهواره از محيط اطراف، از عايق­هاي چندلايه استفاده مي­شود. نحوه اتصال پتوهاي عايق تأثير قابل توجهي بر عملكرد حرارتي دارند. هدف اصلي اين پژوهش تعيين شرايطي است كه تحت آن كمترين مقدار ضريب نشر مؤثر و شار حرارتي در عايق‌هاي چند لايه حاصل شود. به همين منظور چندين طرح اتصال دوخت مدلسازي شده است و طرح اتصال لايه به لايه به عنوان بهترين طرح اتصال بين پتوهاي عايق تعيين شد. همچنين به منظور اعتبارسنجي، مدل بدون دوخت و طرح اتصال لايه به لايه با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد. انحراف نتايج مدل عددي از نتايج تجربي كمتر از 9 درصد است. به منظور ارزيابي عملكرد عايق چندلايه، اثر تعداد لايه­ها، اثر ضخامت لايه­ها و جنس مواد نيز تحليل شده است. همچنين، به دليل سيكل دمايي در محيط اطراف ماهواره دو حالت شرايط محيطي گرم و سرد لحاظ شده است. نتايج نشان مي­دهد طرح اتصال لايه به لايه با تعداد 12لايه كه در حالت محيطي گرم شار حرارتي 2/0216 وات بر متر مربع و ضريب نشر 0/0037 و در حالت محيطي سرد شار حرارتي 2/360 وات بر متر مربع و ضريب نشر 0/0048 دارد، بهترين طرح اتصال مي­باشد. كليدواژه‌ها

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.