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。     

低温加注系统实时故障诊断技术研究

目前,我国一些低温加注系统不具备自动化加注能力,系统效率较低,加注过程具有较大的不确定性,给低温推进剂顺利加注和系统带来隐患。实现加注过程的实时故障诊断,是低温加注过程完全自动化的重要前提和基础。该文提出了低温加注系统实时故障诊断的原理、仿真模型建立方案,以及故障判据的建立及判断方法等。     

低温水平加注管路系统预冷过程实验研究

低温管路系统的预冷过程主要依靠人员的经验进行控制,对预冷过程的判定缺乏有效的量化指标。主要通过对低温加注管路系统预冷实验,对低温管路内的温度变化情况和管内的低温介质流态进行测量和分析,为准确判断低温加注管路完成预冷提供理论依据。     

液氧加注系统阀控瞬变危害性仿真研究

对液氧加注系统中的直流式低温截止阀进行二维模型建立,利用FLUENT动网格技术和UDF函数对液氧加注时阀门的关闭过程进行动态模拟,分析管道中低温液氧的瞬变过程,对不同关阀时间和不同加注流量下瞬变压强进行研究,结果表明:关阀所用时间越长、加注流量越小瞬变危害性越小。研究可为液氧加注系统阀门控制提供理论依据,减小低温加注时的不稳定性。     

HEMT器件小信号等效电路低温模型的提取与分析

高电子迁移率晶体管(HEMT)的小信号等效电路模型是研制低噪声放大器与分析晶体管微波特性的基础.本文通过测量HEMT器件在低温环境下(10K、77K)直流参数与散射参数(S参数),提出了一种能够直接提取低温环境下HEMT器件小信号等效电路中各元件参数的方法,并且根据器件的I~V模型分析了低温下直流参数变化的原因.在覆盖10GHz以下频段分别提取栅长为0.15μm与0.3μm两款HEMT器件的小信号等效电路低温模型,实验显示理论计算结果与实测的S参数具有很好的吻合度.     

低温盲支管诱发水击振动的实验研究

低温加注管路系统难以避免存在盲支管结构,当系统中发生参数突变时,会存在诱发低温盲支管填充水击振动现象。本文从实验角度探索诱发低温盲支管填充水击振动的成因,结果表明:当盲支管处于热态时,通过对盲支管进行排气扰动,可诱发低温液体填充盲支管水击振动;管路系统的背压越高,盲支管水击振动压力值越大。     

低温推进剂在轨储存热力学排气系统TVS研究进展

在空间零(微)重力环境下,有效地控制储罐压力并尽量减少液体推进剂的排放损失是低温推进剂在轨储存的核心技术任务。空间热力环境引起的热渗透不可避免,它将使得储罐压力持续升高,然而在零重力环境下无法通过类似地面顶部排气的方法来控制压力,其严重后果是大量气液混合物被直接排放至太空。针对这一问题而提出的热力学排气系统(TVS)能够在气液位置不确定的情况下实现少量的单纯气态排放,并且充分利用所排放低温推进剂节流后的热力学焓,从而在双重作用下有效地实现了储罐压力的控制。文中从仿真理论和实验两个方面总结归纳了国外TVS的技术研究历史和现状,涉及液氢、液氧和液态甲烷等低温推进剂以及模拟流体液氮,为我国低温推进剂空间储存相关技术的发展提供参考。     

低温推进剂温度测量的线性化处理研究与应用

通过对铂电阻温度传感器的低温特性研究及其在运载火箭低温加注管道中的热平衡状态仿真,分析影响低温推进剂温度测量精度的关键因素,并采用线性化处理和补偿的方法进行误差修正。实践表明,该方法有效提高了测量精度,实现了综合测量误差小于0.25 K的目标。     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。     

管内受热气体层流流动热不稳定性理论研究

1前言流体的物性参数在温度发生变化时其动力粘性系数、导热系数也要发生变化。这一特性对换热特性可能有较大的影响．现有的换热器中对流换热计算中考虑流体变物性的影响，都是先假设常物性进行计算，然后再按照近似经验公式进行修正＊．事实上，由于变物性的影响，流体的对流换热可能会出现新的规律，完全不同于常物性下的情形。对于气体而言，其密度随温度升高而减小，动力粘性系数、导热系数随温度上升而增大，变物性效应将更加明显。这是因为对管内受热气体流动，密度减小、动力粘性系数增大都将导致摩擦损失增加，导致质量流速减小，…     

液氧加注系统仿真研究

利用SINDA/FLUINT软件,对某液氧加注系统进行1:1建模,对预冷和大流量加注过程中的流体温度、压力、流量等主要参数进行仿真分析,通过仿真结果与加注任务实测数据的对比,验证了低温加注过程系统级仿真预示的可行性。     

间歇泉现象研究对低温推进剂加注系统的启示

通过对国内外研究现状的归纳与分析,介绍了关于间歇泉研究的进展和成果,并对抑制间歇泉方法进行了对比分析,阐述了各种方法适用于低温加注系统可行性,并提出了开展低温加注系统间歇泉研究的思路,为低温加注间歇泉危害性分析以及加注系统设计等方面的研究提供了理论支撑,为以后的研究奠定了基础。     

低温液体充填管路的数值计算

在低温液体的管路输送中,充填过程是一个使管路热负荷大幅减少的预冷却阶段,了解其特征规律非常重要。本文通过建立一维模型,对水平液氢加注管的预冷过程进行了数值计算,求得了各时刻管路的壁温分布,以及预冷却过程所用的时间。初步分析了低温液体充填管路过程中,管壁与工质的温度分布特点,以及管路长度、管径与加注流量对预冷却时间的影响。     

基于LabVIEW的低温及真空测量系统设计

低温真空环境下超导材料的热物性参数测量是低温工程学的基础性研究内容。为了提高超导磁体热物性参数数据采集的实时性、连续性及准确性,同时实现多仪器和多数据采集的整合,设计了基于LabVIEW虚拟仪器系统的低温及真空数据采集系统,进行了相关的实验。通过对实验所采集数据的分析可知,基于LabVIEW虚拟仪器的低温真空测量系统具有稳定性好,数据采集连续、直观、准确的特点,为获得低温和真空参数的准确测量提供了一种新方法。     

推进剂液体获取装置中多孔筛网的阻力特性研究

荷兰斜纹筛网是推进剂液体获取装置(LAD)中气液分离的核心部件,通过分析通道式表面张力液体获取装置内低温流体流过多孔筛网的过程,构建了三种不同目数筛网的数值计算模型。采用改变液体获取装置进出口压差的方式,研究了筛网在不同进口速度、不同低温流体情况下的阻力特性。结果表明,越靠近LAD出口管道处流体速度越大,压降越大,当进口速度u=0.022 m/s时,DTW 200×1 400筛网下方的流体压力较上方减小了23.4%～31.1%;编织密度越高的筛网,流动阻力越大,产生的压降越大;相同进口速度下,液氧的压降最大,液态甲烷次之,液氢最小,当进口速度u0.2 m/s时三种流体的压降数值差异较小,随着进口速度逐渐增大,三种流体的压降差距呈非线性增大;通过阻力系数和孔隙雷诺数的计算结果得出了适用于荷兰斜纹筛网的阻力系数关系式f=8.79/Re_p+0.39。     

冰蓄冷低温送风空调系统风管管路分析研究

研究得出冰蓄冷低温送风空调系统较常规空调系统在风管管路阻力及风管截面积的优越性。依据管路阻力计算公式利用VB语言编写风管比摩阻的计算程序,并利用该计算程序对相同工况下的典型的低温送风温度与常规送风温度的比摩阻进行计算,进而得到风管管路阻力,同时计算得出各送风温度下的风管截面积,并进行对比分析。相同计算条件下,冰蓄冷低温送风空调系统的风管沿程阻力是常规送风系统的40%—70%;采用8℃低温送风方式时,其风管截面积较常规空调可减少20%—30%。与常规空调系统相比,采用冰蓄冷低温送风空调系统可明显减小风管的沿程阻力和截面积,大大降低了风机耗能和建筑层高,节省了运行及建材费用。     

相变换热混合工质板翅式换热器流动与传热数值模拟

采用由SRK方程计算得出的混合工质物性参数,将具有相变两相流体物性分三部分处理,得出混合工质分段物性数据拟合曲线,并输入FLUENT软件的材料物性数据文件中,作为数值模拟物性参数数据。在上述物性数据处理的基础上,对混合工质天然气液化装置中换热器采用分段方式进行稳态数值模拟研究,得到沿长度方向一定温度下传热系数、压力梯度的变化曲线。通过与MUSE软件数据比较,计算结果有一定合理性,所得结论为有相变换热的混合工质低温板翅式换热器的设计和优化提供一定参考。     

指数型热声谐振管的固有频率

采用计算流体力学软件Fluent模拟研究了11种不同形状参数的指数型热声谐振管内二维非线性声场特性,分析了驱动频率和驱动强度对管内声压演化过程及固有频率的影响,并探索了指数管的固有频率与理论计算谐频之间的关系.研究发现:当驱动频率偏离谐振管固有频率时,管内将出现明显的"拍"现象;指数管的固有频率随驱动强度的增加而增加,呈现硬弹簧效应,但驱动强度对固有频率的影响较小并且在任何驱动下指数管的固有频率均小于理论计算谐频.针对所研究的指数型管,获得了其固有频率与理论计算谐频之间的关系式.结果表明,相同驱动下,形状参数m值约等于2.8的指数管所能获得的压力幅值及压比最大,且m=2.8指数管的固有频率与理论计算谐频之间的关系式与其他管型略有不同.      

外掠流体物性对浮动盘管振动影响的研究分析

本文以浮动盘管为研究对象,通过数值模拟与实验研究探讨了外掠流体的物性对浮动盘管振动特性的影响,引入附加质量系数描述其振动特性的变化。分析表明,在结构参数相同的条件下,流体诱导浮动盘管振动的附加质量系数随外掠水温度的升高而缓慢减小,对应浮动盘管的振动频率和努塞尔数随之缓慢增大。     

基于1553B总线的运载火箭供电测控系统设计

新一代运载火箭采用低温动力技术,测量系统获取飞行过程遥测参数的同时,需要完成火箭发射前低温推进剂加注期间压力、温度等关键参数的可靠获取。相比传统火箭,对测量系统在供配电和地面测控的可靠性设计、连续工作时间、测试性、扩展性和箭地接口设计提出了较高要求,对此文中提出了一种基于1553B总线的供电测控系统,介绍了系统的硬件和软件组成、功能和测控信息流向,分析了系统设计的4项关键技术：单机设备智能化设计、箭地接口简化设计、总线通信协议和高可靠PXI冗余备份设计。设计的新型供电测控系统在新一代运载火箭各项大型地面试验中成功实现了工程应用,系统方案设计的正确性得到了充分验证,系统方案在其他项目中得到了推广。