论文摘要：空间太阳能热动力发电系统研究

空间太阳能动力发电从上世纪60年代提出概念，经过几十年发展，已经取得了长足的进步。我国近年来在相关方面的研究进展很快，但由于材料制造和加工工业基础薄弱，若干关键技术还不成熟，直接影响到空间太阳能热动力发电系统性能的提高。空间站太阳能热动力发电系统具有效率高、寿命长、迎风面积小以及轨道运行维护成本低等优点，是未来大功率、长寿命、低地轨道运行空间站电源系统的理想选择之一。本文中以10kW空间太阳能热动力系统为研究对象，采用模块化建模方法，建立了系统各主要部件的动态数学模型和响应的仿真模型，并在此基础上完成了多个仿真试验，得到了较为合理的结果，并作出了相应分析。本文的主要工作和内容如下：（1）参考国内外文献，从结构，性能等方面出发综合比较了空间站太阳能热动力系统可能采用的热力循环方式，朗肯循环（Rankine Cycle）、斯特林循环（Stirling Cycle）、闭式布雷顿循环（Close Brayton Cycle）和新型联合循环（New Combine Cycle），并给出相应的结论。（2）借鉴NASA/Garrett的研究成果，完成了10kW太阳能热动力发电系统的循环方案设计，完成了系统主要部件的几何参数估算和循环节点主要热力学参数的计算。（3）针对上述的系统循环方案，建立太阳能热动力发电系统主要部件，吸热器、辐射器和能量转化部件(涡轮和压缩机)数学模型。（4）针对空间太阳能热动力系统的轨道特性，设计了多种情况，以EASY5为平台对空间太阳能热动力发电系统循环过程进行了稳态参数分析和动态模拟。