中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (3): 44-.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.03.006

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卫星氢镍蓄电池电解液在轨回流特性仿真

周志成,李峰,黄华,徐珩衍,檀立新   

  1. （1中国空间技术研究院，北京100094）（2中国航天电子集团第十八研究所，天津300384）
  • 收稿日期:2015-02-05 修回日期:2015-03-04 出版日期:2015-06-25 发布日期:2015-06-25
  • 作者简介:周志成 1963年生，2008年获中国空间技术研究院飞行器设计专业博士学位，研究员。研究方向为卫星总体设计，航天器动力学。

NumericalSimulationofElectrolyteMovinginNickelHydrogenBatteryofSatellite

ZHOUZhicheng,LIFeng,HUANGHua,XUHangyan,TANLixin   

  1. (1ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100094)(2TianjinInstituteofPowerSources,Tianjin300384)
  • Received:2015-02-05 Revised:2015-03-04 Published:2015-06-25 Online:2015-06-25

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摘要： 氢镍蓄电池电解液在轨流动特性是影响其工作性能和使用寿命的重要因素，对蓄电池设计与优化具有重要意义。针对高轨通信卫星使用的80Ah氢镍蓄电池，建立了电解液流动运动的三维仿真模型，采用计算流体动力学（CFD）数值仿真方法，对氢镍蓄电池单体内的电解液在轨微重力条件下的流动特性和分布特点进行了仿真研究。通过对比分析不同边界条件下的仿真结果，提出了在蓄电池极堆与壳体两端之间增加电解液流动路径可以提高电解液回流速度，并改进卫星氢镍蓄电池在轨工作性能，研究结果可为卫星蓄电池和电源系统设计提供参考。

关键词: 氢镍蓄电池, 电解液, 接触角, 计算流体动力学, 卫星

Abstract: Athreedimensionalnumericalmodelofanindividualpressurevesselwasdevelopedbasedonthe80AhnickelhydrogenbatteryusedforGEOcommunicationsatellites.Themodel,includingthemaincomponentsofabatteryincludingthebatteryshellandelectrodestack,wasutilizedtosimulatethetransientflowfieldoftheelectrolyteunderzerogravitycondition,byusingthecomputationalfluiddynamics(CFD)technology.Thecomparisonsofthesimulationresultswithdifferentboundaryconditionsshowthattheflowvelocityoftheelectrolytefromshelltotheelectrodestackwasdecidedbythewettabilityoftheelectrolyte.Addingroutesfortheelectrolyteflowingfromthebottomacmeandtheupperacmetotheelectrodestackcanimprovetheperformanceofthenickelhydrogenbattery.

Key words: Nickelhydrogenbattery;Electrolyte, Contactangle, Computationalfluiddynamics;Satellite