刘 展 孙培杰 李 鹏 厉彦忠 晋永华

(1西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049) (2上海宇航系统工程研究所 上海 201108)

微重力下低温液氧贮箱热分层研究

刘 展1孙培杰2李 鹏2厉彦忠1晋永华1

(1西安交通大学能源与动力工程学院 西安 710049) (2上海宇航系统工程研究所 上海 201108)

为研究微重力下，在轨运行低温液氧箱体内部流体温度场分布，建立了相关数值模型，考虑了气液相变以及各空间辐射热流的影响。计算结果表明：当g为0 g0时，表面张力驱使液相包裹气枕，并将球形气枕挤出壁面。由于箱内没有自然对流，箱体壁面流体会出现局部过热。当g增加到10-6g0时，表面张力作用仍较为明显。箱体内部物理场分布与0 g0工况大致相同。当g增加到10-5g0时，液相已不能完全包裹气相，气相区一直与箱体顶部接触。当g增加到10-4g0时，此时箱体内部自然对流已十分明显，气相区大致呈带状，并与顶部壁面有较大的接触面积。短时间内，自然对流可及时将外部漏热带入箱体内部。另外，箱体压力随时间增长呈先降低后逐渐升高的趋势。重力越小，箱体压力也越小。最后通过对比还发现，初始边界条件设置对箱体内部物理场有较大的影响。

微重力 低温液氧箱体 热分层 空间辐射

1 引 言

低温推进剂贮箱在轨运行期间将受到微重力及表面张力的共同影响。由于微重力效应所带来的热对流将逐渐减弱，由表面张力驱动所引起气液界面面积增加的影响[1-2]逐渐增强。因此研究微重力下，低温箱体内部流体温度分层意义重大。……