【摘要】：對(duì)于長期的航天器的在軌加注任務(wù),必須保證推進(jìn)劑處于安全貯存狀態(tài)。微重力條件下推進(jìn)劑在管理裝置當(dāng)中的分布由于毛細(xì)作用主要沿壁面分布,推進(jìn)劑的厚度很薄。由于低溫推進(jìn)劑沸點(diǎn)極低,一旦貯箱系統(tǒng)發(fā)生漏熱將導(dǎo)致局部過熱,推進(jìn)劑產(chǎn)生相變,會(huì)引起推進(jìn)劑貯存和管理失效,甚至引起貯箱內(nèi)部壓力急劇升高而產(chǎn)生爆炸。在池沸騰條件下氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是影響池沸騰傳熱的主要因素。為了保證低溫推進(jìn)劑的長期安全有效貯存、管理,低溫推進(jìn)劑多相界面氣泡動(dòng)力學(xué)研究十分重要。為此,本文針對(duì)薄液層覆蓋下的凹坑內(nèi)的氣泡核化過程進(jìn)行了理論研究,得到了氣泡內(nèi)部壓力隨著凹坑頂角、接觸角、氣泡高度變化的規(guī)律;對(duì)氣泡在不同功率下的加熱面上的脫離情況進(jìn)行了仿真研究,得出了氣泡脫離過程中的氣泡頸部生長、高寬比變化、最大展寬、內(nèi)凹深度等形狀參數(shù)的變化規(guī)律;最后,設(shè)計(jì)并開展了微重力條件下的低溫推進(jìn)劑池沸騰實(shí)驗(yàn),并通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù),分析了微重力水平、工質(zhì)性質(zhì)、液面高度、加熱片功率和加熱片放置方式對(duì)氣泡運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響,對(duì)微重力條件下的CHF值變化和Marangoni效應(yīng)進(jìn)行了簡要分析。
【圖文】：

氣泡生長初期階段 氣泡生長后期階段圖 1.3 Cooper 提出的微液層模型和 Yao-Hua 提出的厚液層模型Plesset（1971）[32]引入了在圓柱坐標(biāo)系下的有限差分格式來計(jì)算初始球的破裂，并觀察固液交界面的變化，其中氣泡緊挨著固體邊界。Mei 等（一個(gè)楔形的微液層來研究氣泡的生長和脫離時(shí)間。同時(shí)他們還假設(shè)進(jìn)入量全部來自于微液層。這個(gè)假設(shè)在飽和沸騰和過冷沸騰中并不能完全沒有考慮由于氣泡生長帶來的動(dòng)壓和氣泡形狀的變化帶來的影響。98）通過有限體積法和一種界面捕捉算法研究了氣泡的生長情況。但是型中，，微液層的表述和建模還沒有十分精確。本文沒有采用上述理論模型對(duì)氣泡生長進(jìn)行建模分析，這里只做簡要1.2.3 數(shù)值仿真研究介紹1.2.3.1 數(shù)值仿真研究內(nèi)容為了更好地獲得氣泡運(yùn)動(dòng)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，國內(nèi)外都積極開展了對(duì)微液仿真和實(shí)驗(yàn)研究[33-37]。其中微液層蒸發(fā)效應(yīng)和 Marangoni 效應(yīng)被認(rèn)為是

（b）中等浸潤性液體下氣泡生長、脫離過程圖 1.4 基于三相交界面運(yùn)動(dòng)解釋氣泡頸效應(yīng)[42]2007）[43]利用國家微重力實(shí)驗(yàn)室的落塔裝置（3.5s 力條件下的過冷池沸騰傳熱現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí) m的鉑絲作為加熱和測(cè)溫一體化元件，實(shí)驗(yàn)工質(zhì)為同的池沸騰現(xiàn)象在不同重力條件下所需的熱流密度不下所需的熱流密度要稍大于常重力條件。在不同的重目、分布都有比較大的區(qū)別。不同的表面形貌和受熱很大影響。趙建福等還利用返回式衛(wèi)星搭載項(xiàng)目，開實(shí)驗(yàn)。通過將結(jié)果與地面常重力條件下和短時(shí)微重力發(fā)現(xiàn)微重力條件下絲狀加熱器的傳熱效率略有增加，件下傳熱效果明顯惡化。文章還著重指出了 Marango熱影響顯著。動(dòng)力學(xué)影響因素實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V511.6

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