地面停放低温液氧贮箱热物理过程研究

针对低温推进剂箱体射前停放阶段,采用CFD技术数值研究了某低温液氧贮箱在地面停放阶段所经历的开口放置及高温气氧预增压过程。详细分析了该过程中箱体的压力变化、气液相变以及热分层现象。通过与相关试验结果对比,验证了本数值模型的有效性。计算结果表明:在液氧箱体开口停放阶段,在外部漏热下,箱体内部将出现剧烈的沸腾相变现象,并伴随着大量气泡的产生。随着时间的增加,用于低温流体相变的热量主要来自于外部漏热,此时相变过程主要发生在气液界面。在约150s时,相变强度逐渐趋于稳定。经过250s的地面开口停放,蒸发气体排放量约6.88kg。当低温箱体封闭,预增压过程开始,箱体压力将在所设定的压力上下限内波动变化。由于气相过热、液相过冷,在整个过程中气相都处于冷凝状态。随着高温气体的注入,气相质量呈现波动变化,由15.84kg增加到27.27kg。液相质量则近似线性增加,由最初的12 243.10kg增加到12 303.95kg。气液界面以下的液相呈现出较好的温度分层,气相温度分布则受增压气体影响较大,产生了一定的扰动。     

新型运载火箭射前预冷液氧贮箱热分层的数值研究

针对新型运载火箭液氧贮箱的热分层现象,采用计算流体力学(CFD)技术对液氧贮箱内部的物理场进行数值模拟,揭示了贮箱内部温度场及速度场的分布规律,并分析了液氧热分层的形成过程及原因.研究表明:回流口截面以上区域的传热以对流方式为主,底部区域则主要是逐层导热;贮箱内部主体区域形成轴向温度分层,底部区域产生径向温度分层,最低温度区域偏移至底部封头右侧;气枕区形成逆时针速度旋涡,液相主体区产生顺时针速度旋涡,贮箱底部由于流场影响产生逆时针速度旋涡.     

在轨运行低温液氢箱体蒸发量计算与增压过程研究

为了研究低温箱体在外部漏热下的在轨增压过程,采用FLUENT软件中的流体体积(VOF)方法,对AS-203飞行试验中低温液氢箱体进行数值模拟。通过对默认可实现k-ε模型进行参数调整,并与试验结果对比发现,调整参数后的模型可较好地预测低温液氢箱体在轨增压过程。因此,采用该模型对所研究低温液氢箱体进行500s增压数值模拟,计算结果表明:与气枕接触的壁面漏热绝大部分用来使箱体增压,小部分用来产生相变;在外部漏热下低温箱体压增速率约49.6Pa/s,箱体气液界面的蒸发率约为0.101 6%/h;在一定的微重力水平下,自然对流作用依然存在,其对流强弱主要取决于箱体尺寸以及外部漏热热流大小;在整个模拟过程中,气枕区热分层较之液相区更为严重;随着重力水平的降低,表面张力的作用逐渐凸显,界面形状变为曲面。     

热分层流动数值计算中差分格式的比较研究

本文应用考虑浮升力的湍流标准κ－ε模型和Ｐｒｔ经验修正式，对液钠空肠内非稳态热分层流动进行了全隐式数值计算，比较研究了一阶迎风、乘方（ＰＬＤＳ）、ＭＰＬ（Ｖａｎ Ｌｅｅｒ’ｓ格式），二阶迎风（ＳＯＵＤＳ）、ＭＳＯＵ（单调二阶迎风）、ＯＵＩＣＫ、ＳＨＡＲＰ和三阶ＱＵＩＣＫ格式，数值计算以ＳＩＭＰＬＥＣ算法为基础。通过与实验的比较分析，结果表明：对液钠空腔内伴有热分层的回流流动的全隐式数值计算应采用高     

矿井降温系统压力交换装置热混合过程研究

矿井地面集中降温系统中使用压力交换装置对高压冷水进行降压,可以达到节能减耗的目的.该装置采用冷热水直接接触的方式进行压力能交换,冷热水的混合会导致冷水出口温度增加,进而增大末端空冷器的热负荷,影响其降温效率.针对这一问题,建立了适用于矿井降温系统的三缸阀控式压力交换装置(TC-ERD)水压缸内冷热水混合的三维计算流体力...     

热分层湍流计算机模拟的数学模型研究

以湍流标准k－ε模型为基础,综合考虑代数应力模型（ASM）及湍流热流输运方程,建立了热分层流动的热浮力湍流修正数学模型。理论及在液纳空腔内的热分层湍流计算机模拟中的应用表明,该模型在一程度上反映了由于流动过程中温度不均而导致的各向异性特征,并为解决热分层流中温度随时间变化的计算机模拟难题提供了一个较为简单、稳定的模型。     

Al2o3—H3po4体系中生成物及热变化的研究

本文拟以Al_2O_3和85％的H_3PO_4为原料,采用H_3PO_4/Al_2O_3=6.8的投料比,在300℃以下温度范围内对磷酸铝系列化合物的生成进行了比较系统地考察。得出了AlH_3(PO_4)_2·3H_2O、AlH_3(PO_4)_2H_2O、Al(H_2PO_4)_3和AlH_2P_3O_(10)的生成量与温度的关系,研究了Al(H_2PO_4)_3和AlH_2P_3O_(10)·2H_2O的热变化过程。     

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

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。     

建筑外表面被动蒸发冷却热过程研究

利用含湿多孔材料被动蒸发冷却建筑外表面的新方法，建立了含湿多孔材料利用太阳能被动蒸发的热湿耦合传递过程数学模型；通过理论分析、数值模拟和实验测试完整地揭示了热过程规律。结果表明，利用太阳能被动蒸发多孔材料所含水分达到冷却建筑外表面的方法是可行的。     

回流焊过程温度、潮湿和蒸汽压力对PBGA分层的影响

研究SMT回流焊工艺中,温度、潮湿和蒸汽压力耦合作用对PBGA器件开裂失效的影响.对塑料封装PBGA器件从168 h、85°C/85%RH条件下预置吸潮到后面的无铅回流焊的整个过程进行了有限元仿真,得到了回流焊过程PBGA器件界面潮湿扩散和应力变化的规律.研究结果表明,潮湿和蒸汽压力对器件界面分层失效有很大的影响.     

氦气对低温液氧箱体分层压增的影响

为研究气枕中氦气对低温液氧分层及压增的影响,以柱状液氧箱体为例,通过改变气枕中氦气以及氧气含量来改变箱体初始压力,分别计算了初始箱体压力相同以及初始箱体压力不同两种工况下液氧分层压增参数的变化。结果表明:氦气的存在增强了气枕与箱体壁面以及气液界面的对流换热,促进了界面的蒸发相变,并带来了质扩散传递。当箱体初始压力不变时,箱体压增以及气液界面相变量随着氦气含量的增加而增加。在初始氦含量由0.0kg增加到0.563kg的过程中,箱体压增增加了20.91%,气液界面总相变量增加到初值的7.87倍。当箱体初始氧含量保持不变时,箱体压增随着氦气含量的增加而减小,而界面总相变量则呈现相反的变化趋势。在初始氦含量由0.0kg增加到0.2kg的过程中,箱体压增下降了28.66%,但气液总相变量却增加到初值的4.3倍。     

低温贮罐支座的热解析

利用数值解法中较新型的边界元法来计算低温贮罐支座传热问题，它的主要基本原理是通过加权残余法或构造Ｇｒｅｅｎ函数，有助于两点函数表示的基本解及利用分部积分法，将区域上的偏微分方程转换成区域的边界上的积分方程，通过对区域边界离散化对该积分方程进行数值求解。本文对计算误差进行估计，并以计算新型ＬＰＧ船型上的贮罐支座温度场分布为例，对计算结果进行了分析和讨论。     

内融冰式冰盘管蓄冷槽传热性能研究

内融冰式冰盘管蓄冷槽是一种广泛应用的空调蓄冷装置,对这种蓄冷槽传热性能的掌握对于工程应用非常重要．现有的这种蓄冰槽模型均为同心圆柱模型,不能反映冰水密度差对这种蓄冰槽传热性能的显著影响．本文对内融冰式冰盘管蓄冷槽的蓄冷（结冰）和取冷（融冰）实验结果进行了仔细的分析,建立了传热性能动态模型．采用同心圆柱模型描述蓄冷过程,而对取冷过程采用了准同心圆阶段、偏心阶段和碎冰阶段的三段动态模型．合理地反映了融冰过程不同阶段由于冰水密度差造成的换热速率变化的机理,因此模型的适应性强,预测性好．实验对比的结果也说明该模型能够准确地反映不同入口流量、入口温度蓄／取冷过程的蓄／取冷速率、出口温度的变化,因此可直接为工程应用服务     

液氢储存低温绝热技术研究进展

液氢储存具有单位体积储氢密度高、长距离输送成本低等优势。但液氢储存是将氢气冷却到-253℃进行液化后储存在绝热容器中,故对储存容器的低温绝热性能要求极高。本文围绕液氢储存被动绝热和主动绝热技术,通过文献调研的方式回顾了当前液氢储存低温绝热技术的研究进展,介绍了不同绝热技术的原理,比较了不同绝热技术的适用范围,分析了目前不同绝热技术中存在的瓶颈问题和不足之处,总结了各绝热技术未来的发展趋势。本文可为液氢储存低温绝热技术的发展提供参考。     

低温管路预冷过程两相流动与换热计算研究

为揭示低温流体预冷管路过程中两相流动与换热特性,采用准稳态方法建立了低温管路预冷计算模型。该模型采用有限容积法来求解管内流体流动与换热方程,有限差分法求解管壁一维非稳态导热方程,流体与壁面的换热根据流型来判定选择对应的换热关联式,并对管壁外侧辐射漏热进行线性化离散处理。利用多组实验数据进行模型验证,结果表明模型对预冷时间预测的误差在10%之内。对预冷过程非稳态降温特性及流型与换热特性的计算结果表明:在低温流体预冷管路过程中,大部分换热方式为单相气强制对流和膜态沸腾,约占总预冷时间的95%,总换热量的75%,核态和过渡沸腾发生时间较短;预冷过程中存在一个最优质量流速,这既可以缩短预冷时间,同时可以减少推进剂的浪费。     

非常规储层液氮低温致裂理论及研究进展

液氮压裂是一种极具前景的无水压裂技术,可为非常规油气水力压裂所面临的耗水量巨大、储层伤害和环境污染等问题提供解决方案。低温致裂岩石是液氮高效改造储层的基础和关键。基于作者前期在液氮压裂方面的研究成果,重点针对液氮低温致裂研究进行归纳总结,系统地阐述了液氮超低温作用下岩石物理及力学特性变化规律,分析了影响液氮低温致裂效果的关键因素及主要机制,从矿物学角度揭示了岩石损伤破裂的微观模式和特征,剖析了液氮对于不同岩性类型、不同原生孔隙结构、不同储层原位状态（高温/饱水）岩石的适用性。本研究旨在帮助读者更加全面、深入了解液氮低温致裂岩石的基本理论及研究进展,为后续液氮压裂技术研究及工程应用提供基础理论指导。