常重力低重力下液氢箱体压增性能研究

摘要

采用VOF模型数值模拟了低温液氢箱体在1g0、10-1g0、10-2g0、10-3g0等4种不同重力水平下的压增过程.通过对低温液氢箱体在轨自增压过程进行500s数值计算,对比研究了4种不同重力水平下,低温箱体的压增以及相变量变化,获得了箱体内部温度场、速度分布以及相分布场.计算结果表明:随着重力水平的增大,气液界面对流换热将变得越强,在外部漏热相同的情况下,漏热中将有更多的热量用于产生气液相变,但短时间内相变量较小,对箱体压增作用甚微,加之外部漏热中用来增压的热量减少,导致箱体压增速率变缓;气枕区热分层现象明显,最高温度出现在气枕顶端,重力水平越小,所对应的气枕最高温度越高,而且气枕区对外部漏热比液相区更加敏感;当重力水平减小到一定程度时,表面张力的作用逐渐凸显,气液界面将不能再近似成水平面,气液界面形状变为曲面,界面面积增加.