改善载人航天器的大气振兴

为了将宇航员安全地超越地球大气层探索外太空，航天器必须提供非常重要的化学混合物：透气空气。鉴于载人航天飞机的空间和重量的限制，飞行的系统必须振兴内部的空气，而不是携带任务所需的全部数量。考虑到这一点，NASA的一个团队开发了一种依赖水吸附的大气振兴方法。

分离co₂并节省水

振兴大气的过程有很多步骤：将氧与CO分开₂重复使用O₂，弹出公司₂，收集水分，并冷凝液态水以重复使用。吉姆·诺克斯（Jim Knox），航空航天工程师NASA，领导了一个努力使振兴系统更有效和成本效益的团队。

等温散装干燥剂（IBD）负责从空气中节省水，其中包含一系列衬有硅胶的通道 - 在鞋盒中发现的那些包装和某些包装的食物中，这些东西相同。硅胶是一种干燥剂，很容易吸收水分，这就是为什么它通常用于保存易腐或防止水损伤的原因。

IBD的照片。

当空气流入这些通道或包装床时，空气中的水被放热地吸附到凝胶上。床以交替的“湿”和“干”配置排列：干床抽水，干燥空气并节省水；湿床将水倒入空中。流过干燥的床后，空气继续前进到CO₂返回前的拆卸系统，CO₂- 无处不在，到湿床发生水的湿床。

每对床之间的铝制泡沫晶格都有一个铝制泡沫晶格，该床允许将热量（由干床上的水吸附引起）被转移到湿床上。传热导致水从湿床上的硅胶中解吸，将其恢复到空中。最大化IBD的效率意味着最大化其节省的水量 - 诺克斯团队的目标是将80-90％的水从空中节省。

模拟床条件和气流

NASA的团队使用Comsol多物理学对IBD中的气流和水浓度进行建模。他们模拟了使用Livelink™进口的几何形状的床条件为了Pro/Engineer®。诺克斯说：“ comsol让我们对复杂的几何形状进行这种多物理模拟[…]我们需要模拟床中的多孔介质流量，并在多种材料中进行热传递，输入压力边界并找到吸附速率。”

IBD的模拟显示了每张床中的温度（k）。第一通道和第三个通道是湿床，第二和第四个干床。

该团队的另一位成员Rob Coker使用突破性测试来计算IBD效率。他在干床上抽空，记下水蒸气浓度，以及何时出口处的湿度水平达到入口的水平。那时，硅胶不再含有水。他们的模拟跟踪了流入，流出，流出和干燥空气的流速，水浓度和压力边界条件。结果报告说，IBD从空气中（通过干床）收集了85％的水，并将其（通过湿床）返回到大气中。

在出口处的气流模拟，显示气体温度（顶部）和水蒸气压力（底部）。

进一步的空间探索

Comsol多物理学模拟为诺克斯（Knox）的团队指导，以设计和优化节水组件，这是在航天器大气中振兴空气的较大系统的一部分。在努力最大程度地减少功率要求并最大程度地利用CO之前节省水的同时₂被删除并弹出，他们还希望设计新系统以分离CO₂和氧气，进一步减少了载板的空气量。在Comsol软件的帮助下，他们将掌舵，我们很快就会看到越来越多的太空任务离开轨道。

NASA的团队。

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• 您可以查看全文，“仿真有助于改善载人航天器的振兴系统”在最近的版本中comsol新闻。

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