磁场力非均匀度对液氧磁补偿微重力自由界面的影响

摘要

利用液氧在磁场环境下的顺磁特性和超导磁体产生的强磁场,可以实现液氧的磁补偿,从而能够在地面进行长时间、低成本的流体受控微重力实验。为了能够准确合理设计液氧磁补偿系统,通过多场耦合数值模拟,研究了在超导磁体产生的磁场中,不同磁场力非均匀度条件下液氧在容器内的自由液面流动过程,并与在空间真实微重力环境(均匀10-6 g)下的结果进行了比较。结果表明:0.1%的非均匀度条件初步具备了模拟空间微重力环境的能力,在更低的非均匀度条件下(0.05%),液氧在磁补偿环境下的箱内流动能够得到很高程度的天地一致性还原;0.3%的非均匀度已经对液氧在箱内的流动过程造成了明显的偏差;在1%的非均匀度条件下,液氧在箱内的自由界面流动则基本脱离了空间真实特征,氧气气枕区无法稳定。