航天器運(yùn)輸包裝箱仿真驗(yàn)證平臺(tái)技術(shù)研究

劉廣通，陳暢宇，萬(wàn)畢樂(lè)，郭 濤

(北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094)

0 引 言

航天器運(yùn)輸包裝箱是實(shí)現(xiàn)航天器轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)裙δ艿臋C(jī)電類(lèi)裝備，涉及力、熱、電等多專業(yè)學(xué)科的合作，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用方案制定中執(zhí)行大量的分析仿真工作。為克服物理跑車(chē)試驗(yàn)條件有限且測(cè)點(diǎn)較少的缺點(diǎn)，航天器運(yùn)輸包裝箱仿真驗(yàn)證平臺(tái)亟待研究和開(kāi)發(fā)。

國(guó)內(nèi)外有不少關(guān)于航天器包裝箱動(dòng)力學(xué)和熱學(xué)的研究。白峭峰等[1]建立了包裝箱懸置系統(tǒng)的物理模型并利用動(dòng)力學(xué)能量法建立了模型；文獻(xiàn)[2-3]利用虛擬儀器研發(fā)出航天器包裝箱振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析、關(guān)鍵點(diǎn)高亮顯示、極值檢索等分析。胡宇鵬等[4]提出BWBZX-1保溫包裝箱的設(shè)計(jì)方案，然后通過(guò)數(shù)值模擬研究結(jié)構(gòu)材料熱物性參數(shù)對(duì)包裝箱的溫度場(chǎng)和傳熱特性的影響，最后通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。蘇新明等[5]通過(guò)對(duì)某航天器及包裝箱進(jìn)行整體建模，數(shù)值模擬了不同工況下包裝箱的被動(dòng)保溫性能。彭華康等[6]通過(guò)試驗(yàn)獲取了包裝箱在典型高溫天氣下的極限熱控能力和影響包裝箱內(nèi)部溫度的主次要因素。肖剛等[7]基于某型號(hào)航天器空運(yùn)包裝箱介紹了包裝箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并用空運(yùn)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果證明了包裝箱設(shè)計(jì)的合理性。袁昭旭[8]研究了航天器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)精確建模方法并進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。劉漢武等[9]對(duì)航天器柔性多體動(dòng)力學(xué)模型建模及分析進(jìn)行了研究。周劭翀等[10]提出了整星隔振器剛度和阻尼設(shè)計(jì)的若干準(zhǔn)則。杜寧等[11]針對(duì)大型車(chē)載光電設(shè)備0～20 Hz低頻段振動(dòng)提出了減振方法。Miguel等[12]通過(guò)熱試驗(yàn)分析了由溫度變化引起的衛(wèi)星微振動(dòng)情況。

目前，缺乏面向包裝箱設(shè)計(jì)優(yōu)化和使用環(huán)境的仿真分析方法。有必要研發(fā)航天器運(yùn)輸包裝箱仿真驗(yàn)證平臺(tái)，對(duì)包裝箱及航天器分別建立數(shù)字化力學(xué)仿真模型和熱學(xué)仿真模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器包裝箱鐵路運(yùn)輸過(guò)程中的受力及溫度工況進(jìn)行仿真分析。

1 航天器運(yùn)輸包裝箱系統(tǒng)仿真模型

航天器運(yùn)輸包裝箱系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，包括箱體、支架、減振器、星體和鐵路運(yùn)輸載具等。

1.1 航天器運(yùn)輸包裝箱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模

由于包裝箱系統(tǒng)的復(fù)雜性且各部件剛度差異大，如箱體等結(jié)構(gòu)剛度大，支架和星體等結(jié)構(gòu)剛度低，因此，動(dòng)力學(xué)建模時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)剛度大的部件采用剛性體等效，而將結(jié)構(gòu)剛度低且彈性變形大的結(jié)構(gòu)等效為柔性體，從而包裝箱系統(tǒng)最終形成一個(gè)剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)，其完整的系統(tǒng)方程[13]為：

(1)

(2)

(3)

0=g(p,c,s,t,u)

(4)

0=b(p,v,c,s,t,u,λ)

(5)

式中：p為鉸位置狀態(tài)向量，T為角變換矩陣，v為鉸速度狀態(tài)向量，M為質(zhì)量矩陣，F(xiàn)為力元產(chǎn)生的力和力矩向量，c為力元和控制單元的動(dòng)態(tài)狀態(tài)向量，s為位移和加速度級(jí)的代數(shù)狀態(tài)量，t為時(shí)間，u為位移和速度級(jí)的外部輸入，λ為約束力和力矩，G為約束方程的雅可比矩陣，F(xiàn)C表示力元和控制單元的動(dòng)態(tài)狀態(tài)方程，g表示約束相關(guān)的約束代數(shù)方程，b表示代數(shù)狀態(tài)量相關(guān)的約束代數(shù)方程。

1.2 航天器運(yùn)輸包裝箱系統(tǒng)熱學(xué)建模

由于包裝箱內(nèi)外溫度的差異，包裝箱系統(tǒng)內(nèi)部的空氣流動(dòng)伴隨著熱傳遞，包裝箱內(nèi)部流場(chǎng)可以近似處理為三維不可壓縮湍流，其控制方程采用雷諾時(shí)均N-S方程：

(6)

式中：u為速度矢量，t為時(shí)間，ρ為空氣密度，φ為流場(chǎng)通量，S為源項(xiàng)，Γ為擴(kuò)散系數(shù)。

在式(6)基礎(chǔ)上對(duì)三個(gè)正交方向進(jìn)一步分解，得到：

(7)

式中：u，v，w為式(6)中u在x，y，z三個(gè)正交方向的分量。

此外，還需要加入關(guān)聯(lián)壓力、溫度和密度的狀態(tài)方程，表達(dá)式如下：

p=ρRT

(8)

式中：p為氣壓，R為摩爾氣體常數(shù)，T為溫度。

2 航天器運(yùn)輸包裝箱系統(tǒng)仿真方法研究

2.1 剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真

由于支架和星體剛度相對(duì)較小，為了更加精確地反映包裝箱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能，支架和星體需要考慮成柔性體。包裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)系統(tǒng)方程為剛性微分代數(shù)方程，求解復(fù)雜。

包裝箱系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真流程如下：首先，將柔性體結(jié)構(gòu)的三維CAD模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化；然后，建立有限元模型，采用殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；其次，根據(jù)支架與外部結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)進(jìn)行模態(tài)綜合分析，得到的文件在SIMPACK軟件中生成柔性體輸入文件，并用于動(dòng)力學(xué)建模；最后，根據(jù)模態(tài)文件，生成包裝箱系統(tǒng)的柔性體文件。

圖1 柔性體輸入文件及建模流程Fig.1 Flexible body input file and modeling process

2.2 動(dòng)力學(xué)外部激勵(lì)仿真

動(dòng)力學(xué)的外部激勵(lì)主要由軌道譜和線路條件確定。

軌道譜是具有一定功率譜分布的隨機(jī)激勵(lì)。目前中國(guó)的既有線路軌道譜并不完善，一般采用美國(guó)軌道譜作為軌道激勵(lì)。本平臺(tái)采用參照美國(guó)五級(jí)譜功率譜密度函數(shù)，根據(jù)實(shí)測(cè)車(chē)體加速度響應(yīng)，結(jié)合車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真，修正美國(guó)五級(jí)譜功率譜密度函數(shù)系數(shù)，使得仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果在概率統(tǒng)計(jì)上接近，具體流程如圖2所示。

圖2 軌道譜獲取方法Fig.2 Acquisition method of track spectrum

線路條件包含曲線半徑、超高、坡度等信息，一般難以直接從相關(guān)部門(mén)獲得相關(guān)的線路數(shù)據(jù)開(kāi)展研究。采用間接的方法從已知的實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)中獲取。首先，根據(jù)GPS經(jīng)度和緯度信息從地圖中找出對(duì)應(yīng)的鐵路線路；其次，利用地圖中線路的曲線部分描點(diǎn)，并進(jìn)行曲線擬合，反推曲線半徑；然后，根據(jù)線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)曲線半徑對(duì)應(yīng)的超高、過(guò)度曲線長(zhǎng)度等等，得到超高信息和過(guò)度曲線長(zhǎng)度信息；再次，根據(jù)GPS海拔信息結(jié)合車(chē)體縱向加速度，獲取線路坡度信息，GPS高度存在一定誤差，結(jié)合車(chē)輛在爬坡時(shí)坡度導(dǎo)致的重力在縱向加速度產(chǎn)生的分量，估計(jì)出坡度信息；最后，采用線路信息結(jié)合軌道不平順進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到的仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步修正線路條件，具體流程如圖3所示。

圖3 線路條件識(shí)別方法Fig.3 Identification method of line condition

2.3 熱學(xué)仿真方法

航天器運(yùn)輸包裝箱的熱學(xué)仿真主要包括自然對(duì)流模擬和空調(diào)開(kāi)閉控制模擬。

1)自然對(duì)流模擬

溫度的變化會(huì)導(dǎo)致流體密度的變化，密度變化加上重力的作用可使流動(dòng)產(chǎn)生，這種浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)稱為自然對(duì)流問(wèn)題?？紤]到包裝箱系統(tǒng)的溫度變化范圍，包裝箱內(nèi)空氣的密度變化較小，可以采用Boussinesq模型模擬包裝箱的自然對(duì)流問(wèn)題。

2)空調(diào)開(kāi)閉控制模擬

包裝箱運(yùn)輸過(guò)程中需要控制空調(diào)的開(kāi)閉。當(dāng)空調(diào)在設(shè)定溫度范圍外時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)后設(shè)定進(jìn)氣口的速度及溫度邊界，其中速度根據(jù)設(shè)計(jì)要求給定，溫度依據(jù)啟動(dòng)后進(jìn)出口焓差等于空調(diào)制冷/制熱功率的原理設(shè)置。由于實(shí)際使用過(guò)程是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程，并且空調(diào)是定功率的，不同時(shí)刻進(jìn)風(fēng)口溫度變化的原則是進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的焓差等于空調(diào)定制功率。根據(jù)空調(diào)的定功率、定送風(fēng)速度和送風(fēng)面積可以得到進(jìn)出口溫差。

對(duì)于空調(diào)開(kāi)啟判斷的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)使用FLUENT UDF進(jìn)行約束：在每一次迭代計(jì)算查找監(jiān)測(cè)點(diǎn)或監(jiān)測(cè)域溫度時(shí)，當(dāng)溫度在不開(kāi)啟空調(diào)的范圍內(nèi)，給進(jìn)口速度賦值為0即不開(kāi)啟空調(diào)，溫度給定為其所在壁面的平均溫度；當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度超過(guò)給定范圍，給進(jìn)口速度賦值為用戶輸入的送風(fēng)速度，溫度繼續(xù)利用計(jì)算出的溫差給進(jìn)口賦值。

3 包裝箱仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)

3.1 平臺(tái)功能需求

能夠快速構(gòu)建動(dòng)力學(xué)和熱學(xué)仿真工況，支持后臺(tái)靜默執(zhí)行動(dòng)力學(xué)和熱學(xué)仿真分析，可進(jìn)行仿真結(jié)果可視化展示，自動(dòng)生成仿真報(bào)告文檔，查詢、處理及管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 平臺(tái)構(gòu)架設(shè)計(jì)

仿真平臺(tái)應(yīng)用將會(huì)貫穿于航天器運(yùn)輸包裝箱的設(shè)計(jì)、分析、制造、應(yīng)用的全壽命周期。在平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)需要全面考慮后期各種功能模塊的擴(kuò)展要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化、制造、試驗(yàn)等各環(huán)節(jié)的基本流程、模塊劃分、調(diào)用關(guān)系、數(shù)據(jù)鏈等有充分的考慮。

1)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，采用用戶-角色-權(quán)限-功能模塊的匹配管理，建立用戶和功能模塊之間的映射關(guān)系。

2)整體平臺(tái)采用C/S架構(gòu)，客戶端部署針對(duì)不同用戶群的應(yīng)用，服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中管理。

3)采用導(dǎo)航式流程和結(jié)構(gòu)樹(shù)的組織方式。

平臺(tái)整體功能模塊如圖4所示。設(shè)計(jì)、優(yōu)化、制造等模塊為包裝箱全過(guò)程平臺(tái)仿真預(yù)留接口。

2)前臺(tái)功能模塊

前臺(tái)功能模塊包括項(xiàng)目、工況仿真、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和用戶信息四大模塊，考慮到后期的擴(kuò)展性要求，前臺(tái)的業(yè)務(wù)模塊可在后臺(tái)進(jìn)行配置，每種業(yè)務(wù)模塊跟角色相關(guān)聯(lián)，用戶再跟角色相關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)良好的擴(kuò)展功能。

3)后臺(tái)功能模塊

后臺(tái)功能模塊包括項(xiàng)目庫(kù)管理、工況庫(kù)管理、試驗(yàn)庫(kù)管理和用戶管理四大模塊。

圖4 平臺(tái)功能模塊圖Fig.4 Platform function module diagram

3.3 平臺(tái)數(shù)據(jù)管理

平臺(tái)數(shù)據(jù)管理主要具備實(shí)現(xiàn)不同階段的異構(gòu)異質(zhì)數(shù)據(jù)的管理和快捷檢索、不同類(lèi)型應(yīng)用的數(shù)據(jù)合理的關(guān)聯(lián)、產(chǎn)品實(shí)例數(shù)據(jù)擴(kuò)展等功能，在數(shù)據(jù)管理中采用了以下方法：

1)平臺(tái)數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和文件服務(wù)器共管方式，一方面避免數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)速膨脹，另一方面，又為文件服務(wù)器內(nèi)容的快速檢索提供保障。

2)在數(shù)據(jù)流的關(guān)系設(shè)計(jì)中，采用項(xiàng)目-類(lèi)型(動(dòng)力學(xué)、熱學(xué))-工況的層次化的數(shù)據(jù)管理模式，使得同類(lèi)數(shù)據(jù)集中化、有序化，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯結(jié)構(gòu)更加清楚合理。

3)在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，采用xml和關(guān)鍵數(shù)據(jù)相結(jié)合的模式，既便于檢索，又可保證在數(shù)據(jù)字段有變化時(shí)系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。

4)在應(yīng)用設(shè)計(jì)中，采用模型庫(kù)和實(shí)例庫(kù)的應(yīng)用方式，保證數(shù)據(jù)的相對(duì)獨(dú)立性，又能追溯來(lái)源。

4 航天器運(yùn)輸包裝箱仿真平臺(tái)校驗(yàn)

4.1 動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)校驗(yàn)

對(duì)包裝箱系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，開(kāi)展動(dòng)力學(xué)仿真，并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，校驗(yàn)包裝箱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

包裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)是典型的多體系統(tǒng)，采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法簡(jiǎn)化和建立其動(dòng)力學(xué)模型。包裝箱模型中將主要部件如包裝箱體、支架、航天器考慮成慣性體，對(duì)于結(jié)構(gòu)剛度較大的考慮成剛體，剛度較小的如支架可以考慮成柔性體。包裝箱各部件之間的連接采用力元或鉸連接。包裝箱系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)模型拓?fù)鋱DFig.5 Topological diagram of system model

按照鐵道車(chē)輛定義坐標(biāo)系的方法，x軸沿車(chē)輛運(yùn)行方向，稱為縱向；y垂直于x軸水平向右，稱為橫向；z軸垂直于xoy平面向下，稱為垂向。采用多體動(dòng)力學(xué)商業(yè)軟件SIMPACK進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，分別建立包裝箱箱體、支架、航天器和減振器模型，通過(guò)特定的接口進(jìn)行組裝。車(chē)輛模型是我國(guó)通用貨車(chē)中的平車(chē)，包裝箱通過(guò)既定的加固方案固定在車(chē)體上，加固方法包括鋼絲繩牽拉，鋼方塊定位，螺栓固定等，形成整個(gè)包裝箱運(yùn)輸動(dòng)力學(xué)模型，如圖6所示。動(dòng)力學(xué)模型中部分參數(shù)如表1所示，包裝箱減振器參數(shù)如圖7所示。

本次校驗(yàn)采用實(shí)際物理跑車(chē)試驗(yàn)測(cè)試得的車(chē)體

圖6 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型Fig.6 System dynamics model

表1 部分動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Table 1 Key parameters of dynamics model

圖7 減振器剛度曲線Fig.7 Stiffness curve of shock absorber

加速度作為包裝箱所受到的激勵(lì)，線路為北京到山西鐵路運(yùn)輸線中一段，火車(chē)在此段線路運(yùn)行的橫縱斷面與速度曲線如圖8所示，仿真校驗(yàn)包裝箱及航天器的響應(yīng)。

圖8 鐵路跑車(chē)運(yùn)行橫縱斷面及速度曲線Fig.8 Train path and speed

圖9～圖12分別為包裝箱底座和星體某位置的加速度曲線及頻譜曲線對(duì)比。動(dòng)力學(xué)仿真輸出選定測(cè)點(diǎn)位置的加速度，對(duì)比1700 s到2500 s的結(jié)果，從對(duì)比結(jié)果可以看出，仿真與試驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性，包裝箱和支架上的測(cè)點(diǎn)加速度誤差較小，航天器上的測(cè)點(diǎn)在15 Hz以內(nèi)一致性較好，在12～15 Hz之間試驗(yàn)數(shù)據(jù)頻率成分豐富，說(shuō)明這是星體固有頻率密集區(qū)間，但是航天器上測(cè)點(diǎn)20 Hz以上高頻部分試驗(yàn)比仿真略大，是由于航天器本身有限元模型極其復(fù)雜，此次仿真時(shí)簡(jiǎn)化為剛性體，無(wú)高頻響應(yīng)，后續(xù)模型還有進(jìn)一步修正的空間。

圖9 包裝箱底座橫向加速度時(shí)域?qū)Ρ菷ig.9 Time domain comparison of lateral acceleration of packing case base

圖10 包裝箱底座橫向加速度頻譜對(duì)比Fig.10 Frequency spectrum comparison of lateral acceleration of packing case base

圖11 星體某位置橫向加速度時(shí)域?qū)Ρ菷ig.11 Time domain comparison of satellite lateral acceleration

圖12 星體某位置橫向加速度頻譜對(duì)比Fig.12 Frequency spectrum comparison of satellite lateral acceleration

4.2 熱學(xué)子系統(tǒng)校驗(yàn)

根據(jù)某次120 h的實(shí)際包裝箱運(yùn)輸跑車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用同條件下的快速仿真程序所得數(shù)據(jù)與之進(jìn)行對(duì)照。在約第64 h，包裝箱進(jìn)入廠房后空調(diào)斷電，箱內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度下降。對(duì)比驗(yàn)證在約55 h(空調(diào)開(kāi)啟溫度升高)至80 h(空調(diào)關(guān)閉較長(zhǎng)一段時(shí)間后下降直到趨于平穩(wěn))之間展開(kāi)。

包裝箱為拱形包裝箱，長(zhǎng)度為7 m，拱形截面寬為3.5 m，總高3.75 m；內(nèi)部星體可簡(jiǎn)化為圓柱體模型。包裝箱外部設(shè)置為冷環(huán)境，即各面輻照熱流密度均為0，環(huán)境空氣溫度為15 ℃；非穩(wěn)態(tài)計(jì)算(約55 h～約80 h)分為兩個(gè)階段：64 h之前，主動(dòng)控溫制熱空調(diào)開(kāi)啟，并且跑車(chē)測(cè)試，車(chē)速60 km/h，制熱空調(diào)功率取3 kW，送風(fēng)速度2 m/s；64 h之后，被動(dòng)控溫制熱空調(diào)關(guān)閉。

仿真平臺(tái)根據(jù)輸入的上述包裝箱結(jié)構(gòu)參數(shù)、邊界條件進(jìn)行簡(jiǎn)化，針對(duì)包裝箱壁內(nèi)、外、箱內(nèi)空氣、星體簡(jiǎn)化為四節(jié)點(diǎn)傳熱問(wèn)題，如圖13所示，形成非穩(wěn)態(tài)微分方程組，通過(guò)龍格-庫(kù)塔方法對(duì)方程進(jìn)行離散化求解，得到包裝箱穩(wěn)態(tài)漏熱、非穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線等結(jié)果。包裝箱內(nèi)部流場(chǎng)分析如圖14所示。

圖13 四節(jié)點(diǎn)傳熱形式Fig.13 Four-node form of heat transfer

圖14 包裝箱內(nèi)部流場(chǎng)分析Fig.14 Flow field analysis inside the container

選取兩個(gè)較有代表性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1位于包裝箱箱壁，監(jiān)測(cè)點(diǎn)2在箱內(nèi)L形支架上，離衛(wèi)星較近。

通過(guò)對(duì)比圖15和圖16的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真計(jì)算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，熱學(xué)仿真可以準(zhǔn)確模擬出包裝箱主動(dòng)控制(開(kāi)啟空調(diào))、被動(dòng)控制(關(guān)閉空調(diào))、從主動(dòng)轉(zhuǎn)換為被動(dòng)的溫度變化過(guò)程，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合，可以模擬出在較冷環(huán)境條件下開(kāi)啟制熱空調(diào)溫度升高、關(guān)閉空調(diào)溫度在一定時(shí)間后(由于熱慣性)溫度下降的過(guò)程。

圖15 監(jiān)測(cè)點(diǎn)1熱仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.15 Comparison of thermal simulation data and test data of monitoring point 1

圖16 監(jiān)測(cè)點(diǎn)2熱仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.16 Comparison of thermal simulation data and test data of monitoring point 2

5 結(jié) 論

航天器運(yùn)輸包裝箱仿真驗(yàn)證平臺(tái)旨在緊密?chē)@包裝箱設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)流程，對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改造，引入先進(jìn)的數(shù)字化仿真分析與管理手段，全面覆蓋包裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)劃、工況分析等方面的仿真需求，顯著提高航天器運(yùn)輸包裝箱的數(shù)字化研制水平。航天器運(yùn)輸包裝箱仿真驗(yàn)證平臺(tái)作為航天器運(yùn)輸系統(tǒng)多功能平臺(tái)最重要的一部分，以實(shí)現(xiàn)基于鐵路運(yùn)輸工況下的包裝箱虛擬跑車(chē)試驗(yàn)為核心目的，通過(guò)平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了如下功能：

1)根據(jù)航天器運(yùn)輸包裝箱及航天器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、運(yùn)輸方法等建立包裝箱的數(shù)字化力學(xué)仿真模型和熱學(xué)仿真模型。

2)將采集自實(shí)際鐵路物理跑車(chē)試驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)與熱學(xué)環(huán)境激勵(lì)施加于這些仿真模型，利用仿真結(jié)果分析驗(yàn)證包裝箱的設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝箱鐵路運(yùn)輸過(guò)程中的受力及溫度工況進(jìn)行仿真分析。

3)管理鐵路運(yùn)輸車(chē)輛實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中的力學(xué)及溫度工況數(shù)據(jù)，并開(kāi)展數(shù)據(jù)分析。