罗 盟，王铁岩，张青松，王 楠，陈 慧，李文斌

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)

0 引言

液体在真空喷射过程中，由于压力骤减(低于液体温度对应的饱和蒸汽压)，液体处于过热状态(热力学亚稳定状态)，在外界小扰动下，其迅速回归到稳定状态，并伴随复杂的物理相变，产生“爆炸”式的雾化、汽化现象称为闪蒸。对于闪蒸研究可以追溯到1960年，Brown等[1]开展了水和Freon-11介质的闪蒸试验研究，并指出闪蒸存在临界过热条件。之后，Shepherd等[2]研究了过热极限下液滴表面闪蒸的泰勒不稳定。Kita-mura等[3]、Park等[4]、Cleary等[5]研究提出了闪蒸的不同模式。Adachi等[6]在试验基础上提出了过热蒸发速率的半经验计算模型。Lamanna等[7]、Luo等[8]试验研究了低温流体的闪蒸特性，提出了判定完全闪蒸的无量纲参数。国内严俊杰等[9]、周致福等[10]、季璨等[11]、Guo等[12]在闪蒸换热特性、喷雾场特性等方面开展了大量的工作，对闪蒸过程特性的认识具有重要的意义。

由于闪蒸过程涉及复杂相变过程，其理论并不成熟，目前仍缺少合适的数值计算模型。并且，在航天工程应用方面闪蒸现象具有较大的破坏作用，如欧洲阿里安火箭Aestus发动机曾出现过推进剂闪蒸“结冰”导致的点火燃烧问题[13]。鉴于此，本文在Zuo等[14]、Schmehl等[15]、Ramcke等[16]研究基础上，建立了低温流体闪蒸计算模型，开展了低温流体的闪蒸过程气-液两相流仿真研究，并用试验结果对其进行了验证，为航天工程应用提供参考。

1 闪蒸喷雾数学物理模型

喷雾闪蒸可认为是由大量的单个液滴闪蒸组成。液滴闪蒸是一个涉及相变、传热传质的复杂瞬态问题。……