低温液氢加注系统间歇泉现象风险评估研究

分析了液氢加注系统竖直管路内间歇泉现象产生的过程,总结了间歇泉现象产生的原因与危害性.采用改进的风险矩阵法,对间歇泉现象产生时给加注管路以及贮箱带来的危害进行了风险评估.为提前发现液氢加注过程中间歇泉现象引起的风险及风险发生后的风险转移提供理论参考,从而减小风险对液氢加注系统的影响.     

液氢加注系统

简要介绍了新型液氢加注系统，为防止两相流，对原系统做了重大改进。根据试验结果，从理论上简要分析了这些改进的机理和效果。     

液氢加注系统氢气置换计算

为准确掌握火箭液氢加注系统氢气置换的具体参数,以火箭贮箱为研究对象,对液氢加注系统氢气置换过程进行数学建模,采用一元气体动力学方法计算得到氢气置换的次数、消耗量和充放气时间.通过分析计算不同放气终止压力对总时间的影响,建议将放气终止压力由0.11 MPa提高为0.14 MPa.     

一种低温液氢加注阀的设计研究

提出了一种新型低温液氢加注阀门,该阀门用于氢能在存储和输运过程中的加注环节.针对低温阀门在工作过程中易出现漏热和残留液氢的问题,该阀门采用高真空绝热设计和上下阀杆分段设计的方式,可降低液氢因吸热气化导致的介质损耗,此外,阀杆分段设计还能够有效适应阀门内部结构因低温变形而产生的位置偏移量.阀门的加注枪和加注口采用内外圆筒...     

液氢加注系统的气体置换方法探讨

液氢加注系统在加注前必须置换合格,可采用的置换方法有三种:抽真空、吹除、增压置换。结合液氢加注系统比较了三种方法的优缺点,并给出了气体置换的计算方法。对水分置换的方法进行了探讨,认为加热置换和抽真空是行之有效的方法。     

竖直管道内冰浆流体流动特性的数值模拟

为研究竖直管道内冰浆流体流动特性,采用基于颗粒动力学理论的两相流双流体模型,通过CFD模拟研究了竖直管道内冰浆流体的等温流动过程。结果表明,在竖直管道内冰浆湍流输送过程中,流速沿管道中心轴线处近似呈对称分布。当冰浆流速较低时,管道截面处冰粒子的速度分布梯度较小,浓度分布趋于均匀,而随着冰浆流速升高,冰粒子的流场及浓度场均呈现出一定的梯级分布:管道近壁面处冰粒子浓度较低,而管道中心处冰粒子浓度较高,并在略偏于管道中心轴线位置处冰粒子浓度达到峰值。竖直管道内冰浆流体的流向变化对速度分布影响较弱,但对冰粒子浓度分布会产生一定影响,进而使得冰浆流体的管道压降在不同流向时存在着一定差异。     

基于多相流的LCM工艺气泡生成仿真

分析了液体模塑成型工艺（LCM）下织物预成型体中双尺度流动以及由此造成的空气裹入,进而产生细观及微观气泡的现象。基于多相流（VOF）方法建立了树脂空气两相流体在单胞内部流动的数学模型,并确定了该模型中多孔介质阻力源项和毛细力源项的具体形式。基于Fluent软件的UDF功能实现了上述两相流模型的数值求解,研究了平纹织物单胞中的两相流动以及2种气泡的生成过程。对Rovcloth 2454织物的气泡生成仿真结果显示,毛细数 Ca 对气泡的产生有决定性作用：当毛细数接近临界毛细数 Ca^c时,气泡产生量最低,而当Ca小于Ca^c时,容易产生细观气泡,反之容易产生微观气泡。通过与文献中的理论预测和实验数据对比,验证了本文算法的正确性。     

对于液压系统油液中气泡的防范研讨

论述了气泡对系统的危害及气泡混入液压系统的主要途径,介绍了在液压系统设计和使用过程防范气泡危害的具体措施。     

振动力对流化床内气泡行为影响的数值模拟

为了分析振动力对气-固流化床中气泡行为的影响,探究振动力改善流化床中颗粒流化状态的深层原因,采用计算流体力学方法,运用Fluent14.5及PBM模块模拟了振动流化床中气泡的尺寸、上升速度及床层波动等变化规律,通过物理模型构建、数学模型修正、网格划分、边界条件设定、实验验证等环节,揭示了振动力加入前、后床内气泡尺寸分布、气泡上升速率沿高度分布、床层压力的脉动信号变化的周期性等的变化特征。结果表明:未加振动时,气泡尺寸分布比较均匀,大气泡较少,气泡直径随着床层高度增加而增大;加入振动后,气泡在床内分布不均匀,大气泡较多;在气泡上升初期,气泡直径不断变大,气泡上升速度也不断增大,而后期气泡上升速度不断减小;床层压力脉动信号的周期性明显增强。     

球形泄漏内检测器在海底管道竖直管段的通过性

球形泄漏检测器(以下简称检测器)能够探测管道中非常小的泄漏,而且卡堵风险很小.该研究通过CFD仿真和实验对检测器在海底竖直管段的通过性进行了研究.研究结果表明:流体对检测器的推力受到流速、检测器与管道的管径比d/D的影响,而与管线压力无关.检测器受到的推力与流速呈二次函数关系.当d/D小于70%时,推力变化缓慢,但当d/D大于75%时,推力随d/D的增加而迅速增加.搭建了实验管道,设计了不同密度和大小的模型球.通过比较实验结果与仿真结果,验证了仿真方法的正确性.最后,预测了检测器样机(外径为184 mm,平均密度为1 300 kg/m3)能够在常用的经济流速(0.7 m/s~1.5 m/s)下顺利通过203.2 mm(8 inch)和254.0 mm(10inch)管道的竖直管段.     

竖直管路内流动液氢条件中弹状氢气泡运动速度

低温加注系统中的弹状流可能引发各种非稳现象,造成低温液氢传输管路的破坏.针对垂直管路内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管路中弹状流气泡的运动模型,模拟了弹状氢气泡在流动液氢中的上升过程,并对其运动速度进行了研究.仿真结果表明:弹状氢气泡在流动液氢中运动时,其速度模型中的速度系数与流体的速度有关,...     

仲氢转化对液氢无损储存的影响研究

针对液氢无损储存(不放空)模型,将仲氢转化制冷技术与之相结合,建立转化过程的无损储存数学物理方程,进行仲氢转化制冷对液氢无损储存的影响分析,分析了储罐压力和初始充满率等因素的影响。结果表明,仲氢转化制冷技术对于延长液氢无损储存时间是有效的,延长率达到18%。     

液氢温区冷氦增压系统试验研究

针对某型号火箭冷氦增压系统,建设了液氢温区冷氦增压系统试验平台,通过试验得到了冷氦气源压力和温度、冷氦加热器性能、模拟贮箱压力和温度的变化规律.结果表明:低温制冷机组配合高压低温换热贮罐可以真实模拟箭上的冷氦气源;根据对增压过程中贮箱压力的分析表明排气方式可以真实模拟箭上推进剂消耗过程中贮箱压力的变化情况;另外,试验中压力信号器、电磁阀和贮箱工作正常,验证了火箭冷氦增压系统的可靠性.     

液氢空间贮存过程膜态沸腾数值模拟

为实现液氢在空间中安全高效应用,针对微重力条件下液氢膜态沸腾现象,建立了加热细丝浸没在过冷液氢池中的数值计算模型.采用VOF方法捕捉相界面,相变模型选取Lee模型,利用文献中的实验数据验证了模型的准确性.从气泡运动行为和换热特性两方面开展研究,结果发现液体过冷度和重力水平是影响换热机理的两个重要因素.在高重力水平、低液...     

Wave characteristics of falling liquid film on a vertical circular tube

A falling film with waves on a vertical circular tube has been analyzed using the integral approach. A theoretical model of free surface deflection has been developed. The nonlinear equation obtained in the present work is similar to the deflection equation of a wave on a flat plate. It becomes exactly the same as the wave equation on a flat plate in the case of an infinite radius. This study shows that the wave characteristics depend on the parameters such as wave number, dimensionless wave velocity, tube radius and Reynolds number. As the tube radius decreases, the intensity of the wavy processes increases. The velocity distribution of the falling film was investigated in the present work. The cylindrical model appears to be more appropriate over the Cartesian model when the film thickness to tube diameter ratio is large. Calculated values are in good agreement with other published data.     

垂直管吸收器内泡式吸收过程的数值研究

建立垂直管吸收器管内泡式吸收过程中传热传质的数学物理模型，对其泡式吸收过程进行数值研究，获得泡式吸收方式的一些传热传质特性，为吸收器的优化设计提供一定理论指导。     

电容式密度传感器低密度液氢校准实验研究

设计、搭建了一套可调节密度式多点电容式密度传感器校准装置,并进行了电容式密度传感器低密度液氢的校准试验。实现了对液氢在一定低密度范围内(50—70kg/m3)的调节,突破了传统的常压单一密度点校准技术,实现了液氢多密度点的校准,提高了校准结果的可靠性。对电容式密度传感器校准装置各因素引入的不确定度分量进行了评定,分析得到了该装置的不确定度,试验结果表明采用给液氢增压的方式可以对液氢低密度进行准确控制,该调节装置的不确定度满足电容式密度传感器校准设计要求,并且能够对电容式密度传感器在多种低温流体介质中进行较宽密度范围校准。     

带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径的研究

建立了带壁厚偏差管坯液压胀形的力学模型,揭示了不同轴向应力状态下壁厚偏差对管坯成形的影响规律,给出了带壁厚偏差管坯液压胀形加载路径设计的标准.针对某重型卡车桥壳预成形管坯的液压胀形工艺,进行了3种不同壁厚偏差管坯在不同典型加载路径下的有限元模拟,结果表明:内压升高至最大保持恒定,管坯薄壁侧均在合模前发生开裂且薄壁侧与厚...