以某85m³液氦鐵路槽車儲(chǔ)槽為研究對(duì)象,考慮液氦及氦氣物性的變化,采用有限體積法進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)熱響應(yīng)數(shù)值研究,得到了不同時(shí)刻的儲(chǔ)槽壓力、溫度及流速分布,分析了蒸發(fā)率和充裝率對(duì)儲(chǔ)槽壓升、溫升規(guī)律的影響。研究表明:隨著模擬時(shí)間的增加,液氦出現(xiàn)了熱分層,壓力呈上部小、下部大的階梯式分布,而氣相空間壓力分布較為均勻;近壁區(qū)液氦受熱后,在浮升力作用下沿壁面上升至自由液面后流入液氦主流區(qū);隨著蒸發(fā)率的增加,儲(chǔ)槽氣相空間的溫升及壓升速率增加,而充裝率對(duì)儲(chǔ)槽的溫升及壓升速率影響較小。

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【部分圖文】：

圖1 液氦儲(chǔ)槽幾何模型

1物理模型本文研究的85m3鐵路液氦槽車儲(chǔ)槽結(jié)構(gòu)如圖1所示，長(zhǎng)度14m（不含封頭），與內(nèi)容器內(nèi)徑2.8m（直徑）差異較大，因此，將三維模型簡(jiǎn)化為二維，即圓形。

圖2 流場(chǎng)網(wǎng)格劃分

采用ICEM進(jìn)行網(wǎng)格劃分及局部加密。圖2所示為網(wǎng)格劃分結(jié)果，圖3所示為壁面網(wǎng)格加密效果。圖3網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

圖3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

圖2流場(chǎng)網(wǎng)格劃分3.2邊界及初始條件

圖4 20、100 min時(shí)的溫度分布

4.1.1流場(chǎng)熱分層圖4所示為充裝率90%、蒸發(fā)率0.484%工況下20、100min時(shí)的流場(chǎng)溫度云圖。分析可知，儲(chǔ)槽在熱響應(yīng)過程中出現(xiàn)了熱分層，氣相空間的溫度梯度較液相區(qū)域的大。隨著熱量的進(jìn)入，氣相空間溫度上升。在氣液界面兩側(cè)靠近壁面處，兩側(cè)溫度相對(duì)較高。在同一等溫線上，從....

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