液氧中水分与二氧化碳冰晶杂质特性可视化实验及分析

针对低温推进剂中高沸点杂质过冷结晶可能堵塞滤网影响输送的问题,本文设计并搭建了能够显微观察液氧中冰晶与二氧化碳杂质状态的实验系统。可视化研究了不同温度液氧中微量水、二氧化碳杂质的生成及性状变化特征。发现当水分、二氧化碳共存于液氧时,部分水分率先形成细密冰晶,并与二氧化碳一同生成松散絮状结构;当该结构内的水冰晶达到饱和态后,其形状基本不再改变,而残余的水分逐渐形成游离态冰晶;絮状结构在90K降温到65 K的过程中发生崩解,杂质的平均尺寸减小了50%以上,有利于含杂质液氧通过滤网。研究所获得的微量杂质冰晶性状变化规律,可为实际应用中火箭充注管路滤网设计和流动阻力计算提供实验参考依据。     

磁补偿微重力环境实现及磁流体微重力内角流动研究

由于表面张力的作用，流体在微重力环境中沿一定夹角的内角壁面爬升过程与常重力状态不同。为了对微重力内角流动的物理过程进行研究，利用磁补偿方法搭建了常温磁流体微重力补偿实验台，实现了目标区域内纵向小于5%非均匀度的磁补偿微重力环境。并对不同重力条件下水基磁流体沿若干材料内角爬升过程进行了可视化实验研究，探究了微重力环境下流体与材料间的接触角以及内角角度对液体导流性能的影响以及毛细流动规律。结果表明，在满足Concus-Finn条件时，液面爬升高度和重力加速度近似呈反比关系。接触角和内角角度越小，流体输运能力越强，且重力水平越低，越为明显。当不满足Concus-Finn条件时，液面爬升高度和重力加速度近似呈线性关系，接触角和内角角度对流体输运能力的影响并不明显。