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国家自然科学基金(51376142)
国家自然科学基金(51376142)
- 作品数：24 被引量：137H指数：7
- 相关作者：厉彦忠王磊刘展晋永华谢福寿更多>>
- 相关机构：西安交通大学上海宇航系统工程研究所中国运载火箭技术研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术动力工程及工程热物理一般工业技术更多>>
- 低温推进剂热分层研究被引量：13
- 2015年
- 通过详细分析热分层产生的机理,阐述了低温流体热分层所引起的流体温度分布、气液界面现象以及箱体压力增加过程。对有关流体热分层的试验研究以及数值模拟的文献进行了整理;对不同低温流体工质、箱体初始设置参数及尺寸参数、箱体形状、壁面曲率大小、壁面是否加肋片以及箱体晃动旋转等对热分层的影响进行了分类总结;对不同热分层数学物理模型进行了系统对比。介绍了不同重力水平下,流体流动状态与热分层的关系。归纳了有关热分层现象的一些重要结论,阐明了我国在该领域开展研究的必要性。最后指出低温流体热分层对推进剂箱体优化设计及安全运行的重要意义。
- 刘展厉彦忠王磊
- 关键词：低温推进剂
- 升空过程中低温液氧贮箱压力变化及热分层研究被引量：4
- 2016年
- 针对火箭升空过程,通过编写用户自定义程序详细考虑了气动热以及空间辐射热的影响,数值研究了低温液氧箱体压力变化及流体热分层现象。在计算过程中,着重考虑了大气物性参数随高度的变化、飞行过程中加速度变化与气液界面相变对箱体压力以及箱内流体温度分布的影响。模拟结果表明:气动热对箱体控压频率产生了较大的影响。随着气动热流的增加,箱体增压时间变短,降压时间变长。在飞行120s时,气动热流达到最大,其对箱体压增性能的影响也最为突出,此时箱体增压时间最短为4s,箱体降压时间最长,约13s。在无排液阶段,箱体压力呈现波动变化,气液界面处气枕被冷凝。在该过程中,液相质量增加了11.05kg,气相质量减少了1.52kg。在增压排液阶段,尽管增压气体持续注入箱内,箱体压力仍逐渐减小,而气相质量则呈波动增加。随着时间的延长,气液相温度均向温度升高的方向推进。由于空间辐射漏热造成了排液温度的升高,给发动机运行带来安全隐患,应采取有效绝热措施来减少空间漏热。
- 刘展孙培杰李鹏厉彦忠晋永华
- 关键词：气动热
- 低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述被引量：26
- 2016年
- 为了探究适用于低温推进剂在轨加注的相关技术与方案,通过文献调研与对比分析,介绍国内外在轨加注技术的研究现状,梳理低温推进剂在轨加注的关键技术,研究现有加注技术与方案对低温推进剂的适用性,并提出我国开展相关研究的思路与方向。研究表明:1)气液分离、蒸发量控制、质量测量和流体驱动循环等技术是直接影响推进剂在轨加注系统结构与加注性能的关键技术;2)低温推进剂具有沸点低、表面张力小等特殊性,对气液分离、系统热防护等技术的性能要求更高;3)表面张力式气液分离、纤维镜或射频质量检测、多层隔热材料、热力学排气系统(TVS)以及无排气加注等先进技术方案对低温流体和微重力环境均具有更好的适用性,将成为实现低温推进剂在轨加注的关键突破口。
- 马原厉彦忠王磊朱康徐孟健
- 关键词：低温推进剂深空探测气液分离
- 微弱漏气对液氢管道插拔式法兰漏热的影响被引量：1
- 2014年
- 针对低温液体输送管道中法兰是最主要漏热源的问题,提出在法兰间隙中产生一定泄漏流量来降低低温插拔式法兰漏热量的设想,通过采用计算流体力学技术建立了三维稳态模型并对模型进行了验证。结果表明,随着泄漏流量的增大,插拔式法兰漏热量和泄漏工质出口温度降低。对于泄漏间隙在0.8~1.2mm之间的法兰,当泄漏流量小于10-5 kg/s时,增大泄漏流量会引起漏热量急剧下降;当泄漏流量大于10-5 kg/s时,泄漏流量上升会导致泄漏工质出口温度急剧降低,且通过增加法兰长度对减少法兰漏热量无作用。所以,合理控制泄漏流量可以降低低温插拔法兰的漏热损失。
- 赵志翔厉彦忠王磊刘展
- 关键词：泄漏量
- 低温推进剂长期在轨压力管理技术研究进展被引量：31
- 2014年
- 从被动防隔热技术、混合控压技术、TVS排气技术、主动制冷技术等四个方面对国外低温推进剂蒸发量控制方面的研究状况进行了分类和总结。调研结果表明:(1)采用MLI材料对贮箱进行绝热处理,可将蒸发损失率降低至1.0%/天,当采用VDMLI时,可进一步降低推进剂蒸发量损失;(2)增大喷射器喷射流体速度可有效破坏箱内热分层实现控压目的;(3)很小的过冷度就可以保证低温推进剂较长时间在轨无损储存;(4)喷雾棒型热力学排气系统比传统热力学排气系统能够更有效地实现低温贮箱的压力控制。本文工作可为我国深空探测低温推进剂管理提供技术参考。
- 刘展厉彦忠王磊赵志翔
- 关键词：低温推进剂压力控制过冷度TVS
- 板翅式换热器瞬态法数值模拟与实验研究被引量：3
- 2018年
- 通过瞬态单吹实验和瞬态数值模拟方法对47PZ3002型板翅式换热器热力、阻力性能等进行了研究,探索了该瞬态技术在板翅式换热器性能研究中的可行性与准确性。应用瞬态单吹实验,得到了雷诺数为500~3 000工况下换热器进出口温度场随时间的变化值及流体流经换热器的压降。对换热器实验件建立瞬态换热物理模型,利用Visual Basic语言编写与瞬态技术配套使用的程序对实验结果进行处理,获得了流体在板翅式换热器内的对流换热系数、j因子等性能参数。通过CFD软件,模拟了与实验工况相同条件下该换热器的相应性能参数,模拟结果与实验结果j因子之间的平均偏差为4.4%,最大偏差为10.7%,f因子的平均偏差为5.37%,最大偏差为13.0%,实验验证了该瞬态技术在平直型板翅式换热器性能研究中的可靠性。该瞬态技术测量简单、效率高,在短时间内即可获得换热器的性能参数,可为板翅式换热器工程设计提供有价值的性能预测方案。
- 杨永斌厉彦忠司标
- 关键词：板翅式换热器数值模拟
- 热力学排气工作过程中流体热分层实验研究被引量：5
- 2017年
- 基于地面热力学排气实验平台,以R123为工质,在初始液位0.595 m、外部漏热800 W的工况下,研究了箱体增压、混合喷射降压、节流制冷以及自然冷却等不同工作过程中箱内流体温度分布。实验结果表明:在增压阶段,箱内流体温度分层发展良好。在混合喷射阶段,当循环流量为96 L/h时,热层厚度发展速率为1.57 mm/min;而当循环流量增加到152 L/h时,热层厚度增加率为1.07 mm/min。热分层充分发展大约耗时5.48 h。在节流制冷阶段,液相温度变化基本控制在1.98℃以内,气相最大温降13℃。自然冷却阶段开始15 min后,制冷喷射的影响逐渐消失。在外部空气冷却下,气相温度逐渐趋于顶部温度最低、界面温度最高的线性分布;液相测点则基本上以恒定的速率平行向温度降低方向推进。
- 刘展张晓屿张少华刘欣厉彦忠
- 关键词：低温推进剂
- 微重力下低温液氧贮箱热分层研究被引量：7
- 2016年
- 为研究微重力下,在轨运行低温液氧箱体内部流体温度场分布,建立了相关数值模型,考虑了气液相变以及各空间辐射热流的影响。计算结果表明:当g为0 g_0时,表面张力驱使液相包裹气枕,并将球形气枕挤出壁面。由于箱内没有自然对流,箱体壁面流体会出现局部过热。当g增加到10^(-6)g_0时,表面张力作用仍较为明显。箱体内部物理场分布与0 g_0工况大致相同。当g增加到10^(-5)g_0时,液相已不能完全包裹气相,气相区一直与箱体顶部接触。当g增加到10^(-4)g_0时,此时箱体内部自然对流已十分明显,气相区大致呈带状,并与顶部壁面有较大的接触面积。短时间内,自然对流可及时将外部漏热带入箱体内部。另外,箱体压力随时间增长呈先降低后逐渐升高的趋势。重力越小,箱体压力也越小。最后通过对比还发现,初始边界条件设置对箱体内部物理场有较大的影响。
- 刘展孙培杰李鹏厉彦忠晋永华
- 关键词：微重力
- 低温流体微重力池沸腾气泡脱落特性研究被引量：5
- 2018年
- 研究微重力下的气泡动力学行为及其脱落特性是揭示微重力下流体沸腾换热机理的基础,而气泡处于空间复合弱力环境下,表现出不同于常规的特殊现象。以微重力下平板加热面上氢沸腾气泡为对象,展开了受力分析,考虑到Marangoni效应的影响,构建了受力平衡模型,进一步计算并分析了不同重力、压力、流体过冷度、壁面过热度下的气泡脱落直径。研究结果表明,当重力降低至某一临界值后,沸腾气泡存在3个不同尺度的脱落直径,且重力水平越低,气泡最大脱落尺寸越大,直径最大可达几十厘米。在常重力下,沸腾气泡仅存在0.01~0.1mm量级的脱落直径,压力对常重力与微重力下气泡脱落直径的影响差异显著,随着压力的升高,常重力气泡脱落直径不断减小,而微重力下最大气泡脱落直径有所增大;在微重力下,流体温度越低则过冷度越大,因此气泡最大脱落直径也越大,液氢过冷度每提高1K,最大气泡脱落直径增大约10%。当重力一定时,存在临界壁面过热度,且只有当壁面过热度超过该临界值时,沸腾气泡才会存在3个脱落直径。当压力越高、流体温度越低时,该临界过热度越小。
- 马原孙培杰李鹏王磊厉彦忠
- 关键词：微重力
- 饱和氢气加注过程中低温贮箱降温特性及热应力分布的数值研究被引量：8
- 2014年
- 为了获得低温贮箱在饱和氢气加注过程中的降温特性以及箱体壁面的热应力分布,通过计算流体力学软件FLUENT计算了一定加注流量下贮箱内部流体区域的流场、温度场和壁面内的温度场变化,分析了加注过程中贮箱内的流动特性和降温特性;采用单向流固耦合方法进行壁面热应力分析,得到了3种不同进、出口约束条件下热应力在壁面中的分布以及最大热应力随时间的变化情况,并分析了进、出口弹性支撑约束条件设置的合理性;考虑贮箱内的压力变化,进行了箱体壁面的综合应力分析。计算结果表明:加注过程可以分为3个阶段,前2个阶段贮箱内部的流场、温度场和壁面温度分布特性依次由入口强制对流和壁面自然对流单独决定,第3阶段由入口强制对流及壁面自然对流共同决定;在3种不同的约束条件下,箱体壁面中的最大热应力均出现在贮箱加注口和排气口处,在进、出口弹性支撑条件下,壁面最大热应力随时间先增大而后趋于稳定,在稳定应力状态下,热应力的存在使箱体壁面总应力增加了15%左右。
- 朱康厉彦忠王磊文键李翠
- 关键词：液体火箭低温贮箱热应力
