力学季刊

作者：李世超, 宋飞, 王华宁, 段虎辰, 蒋明镜

关键词：熔岩管道；月球基地；数值模拟；热传导系数；温度场

月球基地建设是探月工程四期任务的核心目标，其热环境控制面临月表极端温度波动的严峻挑战．本文针对熔岩管道内基地能源供给下的温度场响应问题，提出了一种改进的非线性热传导本构模型，用于表征玄武岩的热传导特性．同时，基于有限元软件CODE_BRIGHT建立了二维非稳态数值模型，考虑了月表周期性演化的温度边界条件与管壁加热源，系统量化了风化层厚度、埋深、截面形状及加热功率对温度场时空演化的影响机制．研究表明：(1) 熔岩管道温度预测结果显著依赖于热传导本构模型的选取，与恒定热传导模型相比，温度预测值相差可达到30 %；(2) 风化层厚度大于1 m可完全屏蔽月表温度波动，热源的影响区范围约3倍洞径；(3) 相同总加热功率条件和短轴长度的条件下，椭圆截面（长短轴比为4∶1）的洞顶温度较圆形降低了近80 %．研究成果为月球基地选址、能源配置及热控系统设计提供了理论支撑和指导建议．

来源：2025年第2期

《力学季刊》期刊编辑部

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