液氮、液氢加注系统数值仿真与试验研究

摘要

以低温液氮加注系统为研究对象,通过FLUENT仿真与试验研究,结果表明:数值仿真与试验结果吻合良好,小流量预冷液氮温度升高约5 K,一定过冷度与低漏热率对单相加注具有重要作用。以低温储液瓶为研究对象,对“加注过程”进行仿真与试验,结果表明:加注初期液位高度低于临界液位,加注对整个流场扰动较大,加剧了储液瓶内部对流换热,液相区有气泡形成,部分气相二次液化,瓶内暂无温度分层;加注中后期,气液交界面趋于稳定,液相区无明显气泡,气相区无明显二次液化且温度逐渐形成分层;数值仿真与试验的液氮蒸发率分别约为1.7%和1.5%,具有较好一致性。基于液氮分析经验,对液氢“加注过程”进行仿真预测,结果表明:液氮、液氢加注过程储液瓶内部液相率与温度具有相似变化规律,液氮加注分析对液氢加注具有一定参考意义。