不同材料薄壁微球结构低温冷却特性数值模拟

为了研究重力效应以及材料物性对球壳内工质冷却过程的影响,获得球壳内均匀的温度场,对球壳冷却过程进行传热分析,并建立了球壳冷却过程的二维旋转轴对称模型,对该非稳态的冷却过程进行数值仿真。研究表明,在工质没有发生相变的冷却过程中,自然对流速度非常小,重力效应对球壳内温度场的影响非常微弱,可以忽略不计;而对于材料的物性影响,根据引入的定义,比热容和密度对冷却时间的影响分别是导热系数影响程度的25.2倍和66.5倍,因此比热容和密度是影响冷却特性的主导因素,而导热系数的影响较小可以忽略;对于不同材料的球壳,单位体积热容小的材料会得到更好的冷却效果。     

低温下封闭空间内部氢的相变相平衡特性研究

为了研究低温下封闭空间内工质的相变相平衡特性过程,利用Fluent建立了薄壁微小球体的封闭空间二维模型,对该球体的相变相平衡过程进行传热传质数值仿真。获得了球体内部的温度场及相体积分数分布随时间变化的规律,发现在相变相平衡过程中,球体内外温差逐渐减小并趋于不变,能为相变提供冷量,使得液相的量近似呈线性增加;并且球体材料的热物性当中比热容对相变过程的影响最大,而热导率几乎无影响。     

振动对水平管内液氢两相流影响的数值模拟

液氢加注过程中,管路的振动会影响液氢加注的安全性与效率。为了研究低温管路振动对液氢加注过程的影响,从而使得加注过程快速安全进行,建立了液氢管路的三维模型,采用流体体积函数(VOF)耦合水平集(Level-Set)方法,针对不同管路振动频率及振幅条件,模拟并分析了管内液氢两相流的流动及传热特性。研究结果表明,管路振动在频率和振幅较大时增强了液氢与管路之间的换热,使得管内气泡增多;管内的压降随着振幅频率的增加而增大,管路的振动破坏了管内液氢气液两相流的稳定边界,并且促进了气泡的分离与聚合,进而影响了低温输运管路的稳定性。通过数值模拟为液氢的加注提供了理论指导。