关键词：热分析,热设计,I-DEAS,航天器,温度场
中图法分类号：V416、4 文献标识码：A 文章编号：1000．7024(2006)12．2306．03
Application of I·-DEAS in thermal·-analysis of spacecraft
ZHoNG Yang fan， ZHU Minbo， WEI Feng
(School of Mechanic-Electronic Engineering，Xidian University,Xi’an 7 1 007 1，China)
Abstract：In order tO maintain the high reliability of spacecraft in space thermal environment， the therm al-analysis of spacecraft must be done adequately．Aiming at the characters ofspacecraft working on the orbit，the main function ofI-DEAS master series TM G software is introduced． The on-orbit transient temperature profiles ofa spacecraft are calculated by using TMG． Th e necessary temperature data are provided for the therm al distortion an alysis and the selection ofthe therm al control measures．
Key words：thermal—analysis； thermal design； I-DEAS； spacecraft；temperature filed
0 引 言
卫星飞船和空间站在外层空间运行时，要长期经受太阳、行星和空间低温热沉的交替加热和冷却，引起高低温的剧烈变化，在最坏的情况下其温度变化幅度可达+150~C[11 7对于大部分星上仪器来说，在这样大幅度的温度变化的情况下是无法工作的。以前国外由于航天器的热设计不周而导致其温度过高或过低，从而影响其正常工作甚至停止工作的情况常有报道。因此，为保证航天器能正常工作，就必须对它们进行合理的温度控制，而通过计算分析温度场，就可以为热控系统方案的优化提供可靠的依据。航天器的热分析主要包括轨道计算、外热流计算和温度计算等方面。热计算的目的是根据航天器内外热状况及热措施来确定航天器各部分的温度变化规律，以便检验热设计是否已将各部分的温度控制在所要求的温度范围之内以及在给定的运行条件下是否预示航天器的实际运行温度。随着电子计算机的应用，航天器热分析逐渐走向成熟，并且用专业的热分析软件进行热分析 。国内目前较流行的软件有NEwLDA ，SINDA／G 和I-DEAS TMG。I-DEAS是美国EDS公司的产品，是全球最知名的MCAD软件之一。
I-DEAS是一个高度集成CAD／CAE／CAM／CAT系统，它在CAD／CAE一体化技术方面一直雄踞世界榜首，软件内含诸如结构分析、热力分析、优化设计和耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。本文使用了I-DEAS的TMG模块对一卫星模型的在轨瞬态温度进行了预算。
1 I-DEAS TMG模块简介
I-DEASTMG是一个全面的传热仿真程序，它能提供快速精确的方法求解复杂的传热问题。TMG与I-DEASMasterSeries融为一体。模型建立在设计的几何图形上，因而处于底层的零件的变化将在热模型中得到反映。有大量的工具用于创建、检查和求解热模型。I-DEAS TMG使用先进的有限差分控制体技术。可以解决传导、辐射、自然或强制对流、管流冷却和相位变化等传热问题。支持实体、壳、梁单元和任意网格形状。支持随温度变化的材料及各向异性材料。采用角系数计算辐射传热，可模拟漫反射、镜面反射和透射。热耦合技术在不连接、不匹配或不相似的网格之间建立热通路。强大的航天器轨道热效应分析，包含轨道环境热载、轨道和姿态模型构造及航天器自转等。共轭梯度求解器运用多种控制方法和运行选项进行稳态或瞬态热分析 。作者: homeland 时间: 2011-5-1 09:32