自然对流换热是飞机最重要的传热形式之一。随着机载电子设备系统的不断发展,大功率电子设备在飞机上得到了广泛的应用,其散热形式通常是自然对流。因此,准确的自然对流换热系数对机载电子设备的热设计具有重要意义。目前大型飞机热分析一般采用实验关联法来确定自然对流换热系数,解决对流换热问题。文献综述表明,目前国内外对自然对流换热系数的研究较少,需要对耦合条件进行研究,以获得更准确的自然对流换热系数和关联式。本文从实验和模拟两个方面对自然对流换热进行了研究。本文具体研究内容和结论如下:1.首先,本研究设计并搭建了高温真空下自然传热系数的实验装置。自然对流发生在密封的铜腔中,提供10-5 Pa到10-1 Pa的可控绝对压力,同时实现低温低压。本文以水平管为研究对象,以空气为工质,对自然对流过程进行了研究。通过无量纲方法得到了实验关联式。关联式与实验数据吻合。与相应的参考数据比较,公式偏差为±22%。2.其次,对于亚大气和低温环境,该装置采用低温冷却器,在233/213/193/173 K的温度范围内提供受控温度,而内部铜腔的压力范围分别为1/10/30/50/8/100 Kpa。通过实验得到了管道的稳定温度,计算了辐射换热和自然对流换热量,给出了自然对流换热系数。通过无量纲方法得到了实验关联式。关联式与实验数据吻合。与相应的参考数据比较,公式偏差为±18%。3.此外,该分析技术有助于确定影响自然对流换热现象的因素与其输出之间的关系。根据交互作用,按因果过程对输入进行优先级排序,这些信息用于管理输出优化和预测建模的输入。该关联式和解析模型可用于真空条件下元件/换热器的设计。研究结果为平流层飞行的飞机及其机载设施的热设计提供了有益的支持。通过这三个方面的研究,本文得到了一个高精度的自然对流换热系数测量系统和一个基于稳健建模的统计预测模型,为低温低压条件下水平管自然对流换热系数提供了准确的实验数据和关联式,提供了指导和帮助。