ساخت يك صفحه رادياتور فضايي مجهز به لوله حرارتي مبني بر بهينه سازي حداكثر يكنواختي توزيع دما درمقابل حداقل جرم

دفع حرارت اتلافي تجهيزات موجود در زير سيستم كنترل حرارت ماهواره‌ها به‌دليل محدوديت هاي موجود در فضا (عدم وجود انتقال حرارت جابجايي، محدوديت توان الكتريكي، سبكي و قابليت اطمينان بالا) از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. صفحه‌هاي رادياتور غالبا وظيفه جمع آوري اين حرارت هاي اتلافي و دفع آن را به فضاي سرد به‌عهده دارند. صفحه‌هاي رادياتور در طيف گسترده‌اي از ماهواره‌ها، از جمله ماهواره‌هاي علمي، ماهواره‌هاي مخابراتي و ماهواره‌هاي سنجش از دور، استفاده مي‌شوند. در ماهواره‌هاي علمي، رادياتورها براي دفع حرارت توليد شده توسط ابزارهاي علمي مانند دوربين‌ها و طيف‌سنج‌ها استفاده مي‌شوند. در ماهواره‌هاي مخابراتي و سنجش از دور ، رادياتورها به ترتيب براي دفع حرارت توليد شده توسط تقويت‌كننده‌هاي توان و حسگرها و پردازنده‌ها استفاده مي‌شوند. سبكي، راندمان و قابليت اطمينان بالا بالاي اين تجهيز از مزاياي استفاده از آن بوده و چالش اصلي استفاده از آن سطح كافي براي دفع حرارت و يكنواختي دماي صفحه رويي هنگام تابش حرارت اتلافي به  محيط سرد (فضا) است. استفاده از لوله‌هاي حرارتي در ساختار سازه صفحه رادياتور اين يكنواختي را مهيا مي‌سازد. رادياتور‌ مجهز به لوله حرارتي شامل يك صفحه ساندويچي است كه در آن شبكه‌اي از لوله‌هاي حرارتي قرار گرفته است. افزايش تعداد لوله‌هاي حرارتي آن، گراديان دما در سطح رادياتور را كاهش و وزن رادياتور را افزايش مي‌دهد. با توجه به اهميت سبكي تجهيزات در سامانه‌هاي فضايي، بهينه‌سازي تعداد لوله‌ها و نحوه چيدمان هندسي آنها در رادياتور بايد به گونه‌اي باشد كه حداكثر يكنواختي دما در سطح و حداقلي وزن رادياتور تامين گردد. هدف از پژوهش حاضر، بهينه‌سازي عملكرد يك رادياتور مجهز به لوله حرارتي(حداكثر يكنواختي دما در سطح) براي دستيابي به حداكثر بازده با لحاظ محدوديت وزني و ابعادي اعمالي از طرف طراح سيستم مي‌باشد. ابتدا يك مدل رياضي با حل عددي توسعه يافته و به كمك آن اثر پارامترهاي طراحي شامل ضخامت رويه و هسته، فواصل بين لوله هاي حرارتي، جرم و سطح رادياتور در راندمان صفحه رادياتور  به طور جامع بررسي شده است.. با استفاده از مدل ارائه شده و ملزومات كارفرما براي يك صفحه رادياتور، فواصل بهينه لوله‌هاي حرارتي بدست آمده و يك صفحه رادياتور ساخته شده است. نتايج به دست آمده از آزمون رادياتور ساخته شده با راندمان پيش بيني شده از مدل مقايسه گرديد تا صحه سنجي مدل انجام گيرد. با توجه به نتايج حاصل از آزمايش، راندمان‌ رادياتور ساخته شده 89% در دماي ريشه 39 درجه سانتي گراد به دست آمد. مقدار خطاي اين راندمان با راندمان محاسبه شده از تئوري در حدود 3 درصد است.