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低温推进剂多相界面气泡动力学研究

杨延杰  
【摘要】:对于长期的航天器的在轨加注任务,必须保证推进剂处于安全贮存状态。微重力条件下推进剂在管理装置当中的分布由于毛细作用主要沿壁面分布,推进剂的厚度很薄。由于低温推进剂沸点极低,一旦贮箱系统发生漏热将导致局部过热,推进剂产生相变,会引起推进剂贮存和管理失效,甚至引起贮箱内部压力急剧升高而产生爆炸。在池沸腾条件下气泡的运动规律是影响池沸腾传热的主要因素。为了保证低温推进剂的长期安全有效贮存、管理,低温推进剂多相界面气泡动力学研究十分重要。为此,本文针对薄液层覆盖下的凹坑内的气泡核化过程进行了理论研究,得到了气泡内部压力随着凹坑顶角、接触角、气泡高度变化的规律;对气泡在不同功率下的加热面上的脱离情况进行了仿真研究,得出了气泡脱离过程中的气泡颈部生长、高宽比变化、最大展宽、内凹深度等形状参数的变化规律;最后,设计并开展了微重力条件下的低温推进剂池沸腾实验,并通过实验现象和数据,分析了微重力水平、工质性质、液面高度、加热片功率和加热片放置方式对气泡运动规律的影响,对微重力条件下的CHF值变化和Marangoni效应进行了简要分析。


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