截止阀内液氮空化特性研究

就截止阀低温空化问题展开研究,利用Fluent软件,以液氮为工质建立了低温截止阀的二维模型,并利用Schnerr-Sauer模型求解该空化模型,该计算模型由NASA水翼液氮空化实验验证。在此基础上研究了低温截止阀不同开度下液氮的空化特性,并进一步分析了不同位置处的平均压力和最大压力幅值,从而揭示了阀门系统易受损伤的部位。对低温截止阀内液氮低温空化现象的预测有助于低温流体输运系统的设计和操作。     

部分流低温液氮泵性能及流动特性仿真研究

对部分流低温液氮泵进行了外特性及内流场特性的数值模拟研究。通过两种数学模型及不同计算方法的对比,以扬程的预测差异为依据,确定了采用SIMPLEC压力耦合方式标准湍流模型最为精准,扬程偏差在4%以内。泵内流场的分析可知,泵的速度流场分布与部分流泵的设计理论相符;模拟的叶片头部的负压区验证了实验中的零压头现象。     

低温推进剂网幕通道式液体获取装置性能研究进展

本文针对空间在轨系统中纯液相推进剂获取与传输困难问题,概括分析了现有适用于低温推进剂的空间气液分离技术。针对网幕通道式液体获取装置(liquid acquisition device,LAD),从泡破压力、装置总压降损失、装置性能优化等方面梳理了近年来的相关理论知识体系与实验结果。研究表明:1)网幕泡破压力基本随网幕编织密度增加而增大; 2)相比于地面工况,微重力条件下网幕通道式LAD工作压损更小,对应具有更大的临界质量流率,能够满足更大质量流率的推进剂获取与传输要求;3)降低流体温度或采用不凝性气体(如氦气)增压均可有效提高网幕泡破压力,达到优化LAD气液分离性能的目的; 4)荷兰斜纹网幕Dutch Twill(DT) 450×2 750兼顾了泡破压力高和临界质量流率大的共同要求,是未来液氢贮箱LAD网幕的优先选择。     

低温液氮贮箱增压性能及热分层研究

为揭示运载火箭裸壁贮箱内低温推进剂的温度场分布,建立了涵盖流体区与固壁区的耦合仿真模型,实现了地面预增压、升空气动加热、升空增压排液过程的连续预示,对比研究了贮箱侧壁是否绝热对箱内热分层与增压规律的影响。结果表明：预增压阶段的增压效果与箱内气枕区的热力学状态密切相关,延长预增压过程有利于减弱后期压力衰减幅度;裸壁贮箱升空阶段的气动加热会产生强烈的自然对流与热分层,影响液氧温度品质,箱内液氧最高温度可超过93 K;贮箱采用发泡绝热后可显著减弱升空气动热对箱内低温推进剂温度品质的影响。研究工作可为未来火箭低温贮箱的绝热方案设计提供指导。

     

低温液氮冷屏蔽系统空间运行状态数值模拟研究

为了研究获得空间微重力、冷背景环境下液氮冷屏蔽系统低温相变制冷机制,建立了高超音速飞行器空间冷屏蔽系统低温流体流动制冷数值模型,并对系统在过冷状态、饱和状态、过热状态三种工况下的流动特性进行了系统的分析设计,对冷屏蔽系统经历复杂环境时的表面温度、系统压力及分布规律进行了数值模拟研究.结果表明:可以通过数值模拟获得空...     

微通道平行流换热器分配特性及优化研究

微通道平行流换热器内制冷剂分配不均是限制其进一步推广应用的原因之一,当微通道平行流换热器做蒸发器时,制冷剂在换热器入口为气液两相状态,会加剧其分布不均匀性.本文以气液两相R134a制冷剂为工质,提出一种数值仿真模型,并利用前人实验数据验证了模型可靠性.提出通过改变不同扁管在集管内突出深度以改善制冷剂分配特性的4种方案,...     

火箭升空低温推进剂出流特性仿真研究

运载火箭升空期间,确保主发动机工作时不夹气的液体推进剂足量供应至关重要。本文针对升空过载下火箭燃料箱出流装置的工作特性与设计要求,建立CFD模型,就不同工况下输送管出现气体时对应的剩余液体量进行数值仿真与对比研究,研究因素包括:出流口是否采用锥角过渡、出流口上方是否布置隔板及隔板几何结构、出流口设置过滤器等。结果表明:采用锥角过渡,可显著降低不可用液体推进剂,最佳锥角约为30°;布置隔板有利于低温推进剂纯液相供给,且存在最优的隔板高度和长度;球壳型隔板可使不可用推进剂进一步减少约0. 25%;出流口设置过滤器可拦截固体杂质及大气泡进入输送管;相较于液氧,液氢表面张力维持气液界面稳定性的能力更差,对出流结构的优化设计要求更高。     

液氮低温环境下电阻应变片测试性能的试验研究

分别采用低温电阻应变片及拉线式位移传感器的电测技术,该文开展了液氮浸泡下的悬臂梁结构在静载条件下的应变测量。对两种实验测试结果和理论分析结果进行了对比和精度分析,给出了相应的实验标定曲线,并探讨了测量过程中应变片粘接、电桥连接方式、液氮冷却和数据采集对实验结果精度的影响因素等。结果表明：在采用温度补偿和应变片的正确粘贴和良好固化情形下,低温应变片能够在液氮低温区给出较高精度的应变测量;拉线式位移传感器几乎不受低温的影响,测量简单易行。相关技术和结果将为中科院近代物理研究所自主研制的兰州潘宁离子阱7T超导磁体的低温下应变测量提供方法和指导。     

基于电容层析的LN2-VN2两相流成像经典算法比较研究

针对低温流体液气介电常数接近1的特点,基于八电极电容层析成像(ECT)传感器,通过定量对比图像误差和相关性系数,系统分析了线性反投影算法、Tikhonov正则化算法、Landweber迭代算法、迭代Tikhonov正则化算法、代数重建技术和同步代数重建技术等传统用于室温流体的线性算法,用于LN₂-VN₂两相流的反演图像精度,并指出了各算法优缺点。通过对比水-空气的反演图像,发现LN₂-VN₂反演过程ECT线性化误差较小,从而有更好的反演结果。     

尺度可控纳米晶硅粉的液氮低温球磨制备及其光致发光性能研究

本文以市售高纯硅粉作为原料,采用液氮低温球磨方法,制备高纯、晶粒尺寸可控、表面钝化的纳米晶硅粉.重点研究球磨工艺(球磨时间、球磨转速)对纳米晶硅粉晶粒尺寸、物相、微观结构的影响,液氮低温球磨法对纳米晶硅粉的表面钝化,并测试制得的纳米晶硅粉的光致发光性能.结果表明:通过液氮低温球磨可制得物相单一、晶粒尺寸均匀可控、表面氮钝化的纳米品硅粉;同时,光致发光性能结果表明随着纳米晶硅粉晶粒尺寸的降低,其光致发光谱明显蓝移,峰值从605nm移至590hm,且峰强显著增强.     

The prediction of surface tension in mixtures of cryogenic liquids

Recently we showed how a fluid model for predicting thermodynamic properties could be used to correlate surface tension of organic liquids. We apply the model here to predict the surface tension of the cryogenic binary mixtures of methane, carbon monoxide, argon and nitrogen.⁵     

液体表面张力系数与浓度的关系实验研究

为探究液体表面张力与液体浓度的关系,利用压阻式力敏传感器,采用拉脱法,测试室温下水及不同浓度的蔗糖水、盐水、酒精、肥皂水的表面张力系数。实验结果表明:蔗糖水和盐水的表面张力系数随浓度的增大而增加,而酒精、肥皂水的表面张力系数随浓度的增大而减小。     

The Effect of Gas Properties on Bubble Formation,Growth, and Detachment

Bubble formation and growth play an important role in various processes and industries, where the dispersion of gas bubbles in a liquid medium occurs frequently. In this paper, the formation, growth, and detachment of gas bubbles produced from a submerged needle in water are numerically and experimentally investigated. The effect of injected gas properties on bubble characteristics, including bubble diameter, contact angle, and the frequency of bubble formation, is evaluated. In particular, the changes in bubble characteristics during the injection process are investigated for three different gases to evaluate the effect of density and surface tension on the bubble detachment criteria. The present numerical results show an acceptable agreement with experiments under different operating conditions. The results show that the increase in surface tension, and the decrease in gas density result in larger bubble sizes before detachment occurs. Moreover, the bubble generation frequency is found to strongly depend on the contact angle and the surface tension.     

超声对清洗剂溶液性能的影响

文章从试验上分析了超声对清洗剂溶液液面上压力和表面张力的影响。超声效应与纯热效应明显不同,即使剔除热效应的影响,纯超声效应对密闭容器中流体液面上气体压力的影响也是很明显的,而且当超声作用足够长的时间后,压力随时间的经在某一压力值附近波动。超声对溶液表面张力的影响与溶液的溶质及其浓度有关,在一定的浓度范围内,超声能引起溶液表面张力降低,并在某一浓度（PM）上达到极小。     

Surface-tension-driven flow on a moving curved surface

The leading-order equations governing the flow of a thin viscous film over a moving curved substrate are derived using lubrication theory. Three possible distinguished limits are identified. In the first, the substrate is nearly flat and its curvature enters the lubrication equation for the film thickness as a body force. In the second, the substrate curvature is constant but an order of magnitude larger; this introduces an extra destabilising term to the equation. In the final regime, the radius of curvature of the substrate is comparable to the lengthscale of the film. The leading-order evolution equation for the thin film is then hyperbolic, and hence can be solved using the method of characteristics. The solution can develop finite-time singularities, which are regularised by surface tension over a short lengthscale. General inner solutions are found for the neighbourhoods of such singularities and matched with the solution of the outer hyperbolic problem. The theory is applied to two special cases: flow over a torus, which is the prototype for flow over a general curved tube, and flow on the inside of a flexible axisymmetric tube, a regime of interest in modelling pulmonary airways.     

焦炉气规模氢分离流程组织研究

氢能规模应用需要储运数以亿立方米计的氢源,液氢储存在各种储氢方式中规模实用化的优势明显.提出采用新的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化,及分区液化和分段加压模型.通过分离模型的能耗计算,表明分段加压能大大减少流程能耗,计算结果对新流程的组织有指导作用.     

Measurement of the Surface Tension of Undercooled Liquid Ti90Al6V4 by the Oscillating Drop Technique

The surface tension of liquid Ti₉₀Al₆V₄ was measured. The samples have been processed containerlessly by electromagnetic levitation, which allows the handling of highly reactive materials and measurements in the undercooled temperature region. The use of digital image processing allows the identification of oscillation modes and calculation of the surface tension from the l = 2 and m = 0, m = 2 oscillation modes. A linear least squares fit to the data showed the following temperature dependence: = 1.389 ± 0.09 – 9.017 × 10^–4 ± 5.64 × 10^–5(T – 1660°C) [Nm^–1]     

纳米CuO微粒对冷冻机油性能的影响

研究纳米氧化铜微粒对冷冻机油性能的影响。由于纳米微粒作为油品添加剂具有降磨减磨的作用,但是纳米流体的稳定性较差使得纳米微粒作为油品添加剂的应用受到了很大的限制。从稳定性、黏度及表面张力3个方面对纳米CuO微粒对冷冻机油性能的影响进行试验研究。结果表明,在选用分散剂为MH-95,超声波振荡及纳米CuO微粒添加量为1％时的纳米流体性能最优。     

液相添加剂对纳米溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响

通过在纳米溴化锂溶液中添加液相添加剂降低溶液沸腾温度,从而有助于大幅度应用工业余热、废热等低品味热源。溶液沸腾温度主要反映了溶液汽泡成核所需的临界活化能(过热度)。尽管影响沸腾温度的因素较多,但是溶液的表面张力是一个重要的因素。此外纳米流体中的分散剂能造成纳米颗粒在加热面上如淤泥般的沉积,湮没了汽化核心,导致沸腾温度升高。