摘要：消耗性热沉是空天飞行器热管理重要的组成，该类热沉结构尺寸会影响换热性能及换热器质量。针对水蒸发器消耗性热沉，采用基于MO-SHERPA算法的多目标优化设计方法，对水蒸发器芯体内外通道进行结构优化。结合空天飞行器返回段低气压环境使用特征，优化设计中选取两个典型低压环境（1kPa和7kPa），以水蒸发器质量、最大化综合性能JF因子和热侧流体泵功耗为优化目标。优化结果表明：与初始设计点相比，最优点的JF值增加了32.3%，质量下降了51%，泵功耗减少了4%，换热性能显著提高，换热器的质量降低，消耗的泵功也减少。对水蒸发器的温度、压力和蒸汽体积分数进行了定性比较，验证了优化效果。使用的优化方法可以有效地优化空天飞行器水蒸发器芯体翅片结构设计参数，为返回段低压环境中使用的水蒸发器结构设计提供有价值的指导。
文章目录
1物理模型
1.1芯体单元结构模型
1.2仿真边界条件
1.3 网格独立性
1.4数值模型验证
2数值模拟研究方法
2.1 Volume of Fluid 模型
2.2 相变传质模型
2.3 单相流体域数值模型
3换热单元结构多目标优化设计
3.1 目标函数
3.1.1 低气压条件下目标函数确定
3.1.2 约束条件
3.2 优化设计变量
3.3优化算法及过程
4多目标优化结构分析
4.1 基于两种低压环境的综合多目标结构优化
4.2 最优点参数云图
5结 论
