系统质量的理论分析及优化计算流动和热网络系统质量的理论分析半被动式温控生保系统是航天应用中采用的基本方法[3]。该系统采用强迫气体流动和冷却液循环的办法，以达到控制温、湿度的目的。它是由一系列气、液流体回路所构成的一个流动和热网络。经过适当的简化，得到如所示的系统。在此系统中，辐射器出口的冷媒经泵加压后，顺序流经换热器1，2和冷却板吸收热量，*后回到辐射器中散热降温。换热器1，2分别用来冷却生活舱及仪表舱的空气。阀门用来调节冷媒流量。太阳[url=http://www.edianchi.com/news/html/tech/11564.html]电池[/url]用来向有关动力装置提供能源。　　优化计算已知辐射器表面平均温度的寻优区间[a0，b0]，使用黄金分割法在[a0，b0]中寻找*佳辐射器表面平均温度，使网络系统在给定热负荷下其设计质量*小。由于对每一确定的辐射器表面平均温度值，可以计算得到一个网络系统质量。故回路质量与辐射器表面平均温度之间存在一一对应的函数关系m=F（TR）。这是一个隐函数。由确定的辐射器表面平均温度求回路总质量的具体方法如下：1）给定换热器及冷却板换热量，给定需满足的精度值E，给出辐射器出口温度初值TR，out，由回路的传热和热平衡关系式和给定的辐射器平均温度值，依次计算网络各节点温度，得到辐射器出口温度T′R，out；2）若TR，out-T′R，out[E，计算各质量及回路总质量；3）否则，令TR，out=T′R，out，返回1），重新迭代计算，直至满足精度要求为止。　　回路中存在*佳管径，使系统质量*小。这是因为随管径的减小，管路质量、换热器和冷却板质量均降低，但由于回路摩擦阻力的增加，一方面会使泵本身质量增加，另一方面会使泵的功耗增大，导致太阳电池的质量增大。所以对网络系统而言，必存在一个*佳管径，使其质量*小。由两的对比可见，不同的冷媒质量流量下，*佳管径及优化前后系统的质量不同。从中还可看出，当管径很小时，系统的质量变得很大。从热力学角度来看，回路中粘性耗散和热交换都是固有的不可逆过程，必然导致可用能损失。而此循环散热过程不可逆的程度或可用能损失的多少可以用过程中的熵产生来表示。随着管径的减小，一方面流体克服粘性摩擦的可用能损失增大，即熵产生增加；另一方面由于对流换热的加强，散热过程的熵产生减小，故必然在某一管径下存在着熵产的*小值，此*小值所对应的质量*小。另外由热力学分析还可知，流体克服粘性摩擦的可用能沿管道是减少的，即熵产生是增加的，此熵产生的增加与回路中压降成正比[7]。故当管径减小时，系统中的熵产生增加，导致热网络系统质量增大。　　所示为3种热组件布局情况下系统质量与管径的关系曲线。其中布局1为辐射器出口的冷媒顺序流经换热器1、换热器2和冷却板；布局2为冷媒顺序流经换热器2、换热器1和冷却板；布局3为冷媒顺序流经冷却板、换热器2和换热器1.