شبیه سازی عددی و تحلیل پارامتری یک لوله حرارتی جهت کاربرد در سامانه های هوافضایی

استفاده از لوله های حرارتی به عنوان راهکاری برای خنک کاری و کنترل دمایی غیر فعال در تجهیزات الکترونیکی، مخصوصا در ماهواره ها محسوب می شوند. قابلیت اعتماد بالا، هزینه پایین و عدم مصرف توان، عمر زیاد و هدایت گرمایی بالا از ویژگی های جذاب استفاده از این وسایل کنترل کننده دما هستند. در این مقاله، هدف مطالعه عددی پارامترهای موثر بر عملکرد یک لوله حرارتی است که در زیر سیستم کنترل دمایی در کاربردهای فضایی، دما را در حین عملکرد ماهواره در محدوده مد نظر کنترل می کند. در این پژوهش ابتدا اعتبارسنجی نتایج عددی شبیه سازی یک لوله حرارتی سه بعدی استوانه ای با نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات انجام شده است. پس از اطمینان از حل عددی، اثر سیال کاری، ضریب تخلخل و طول کندانسور بر رفتار حرارتی لوله مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی عددی به صورت گذرا، سه بعدی و با استفاده از روش حجم سیال انجام شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد لوله حرارتی نشان می دهد که رفتار دمایی لوله حرارتی پس از 120 ثانیه پایا می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که با کاهش ضریب تخلخل ناحیه فتیله، مقاومت حرارتی در لوله حرارتی افزایش و میزان انتقال حرارت کاهش می یابد. با بررسی سه سیال کاری استون، آب و متانول، کمترین مقاومت حرارتی به ترتیب مربوط به سیال کاری متانول، استون و آب بوده است. همچنین کسر حجمی بخار آب و آب مایع با کاهش طول کندانسور به ترتیب بیشتر و کمتر بوده است.