【摘 要】
：
低温推进剂以其优异的性能在航空航天工程领域得到了广泛应用。由于低温燃料运动粘度较低,在外部激励作用下,储罐内部将产生明显的流体晃动现象。晃动的流体撞击罐体壁面,产生晃动力与附加力矩,对航天器稳定运行带来严重安全隐患。另外,低温推进剂储罐内部流体晃动将破坏气液相之间的热力平衡,在严重情况下可能会造成气相快速失压或罐体快速超压。为确保低温推进剂储罐的安全运行,亟需对流体晃动热力耦合过程进行深入研究。采
论文部分内容阅读
低温推进剂以其优异的性能在航空航天工程领域得到了广泛应用。由于低温燃料运动粘度较低,在外部激励作用下,储罐内部将产生明显的流体晃动现象。晃动的流体撞击罐体壁面,产生晃动力与附加力矩,对航天器稳定运行带来严重安全隐患。另外,低温推进剂储罐内部流体晃动将破坏气液相之间的热力平衡,在严重情况下可能会造成气相快速失压或罐体快速超压。为确保低温推进剂储罐的安全运行,亟需对流体晃动热力耦合过程进行深入研究。采用CFD技术对某型低温液氧储罐进行了三维数值模型构建,建模过程中详细考虑了气液界面相变现象、罐体壁面外部环境漏热以及外部正弦晃动激励的影响。通过动网格技术将晃动激励施加到罐体壁面,采用VOF方法对自由界面波动变化进行精确捕捉。采用三种实验数据对计算模型进行验证,数值预测偏差均控制在11%以内,验证了所构建数值模型的可靠性。通过对数值模型中一些重要参数进行对比选择发现,时间步长0.01s、相变因子0.1s-1、Sharp/Dispersed界面建模类型等设置可以满足低温流体晃动预测的基本要求。基于所构建数值模型,研究了典型正弦晃动激励作用下低温储罐内部流体晃动热力耦合过程。计算结果表明:在外部正弦激励影响下,罐体各部分受到的晃动力与晃动力矩均随时间波动降低;气相压力对罐体顶部晃动力变化影响较大,而对底部晃动力变化影响较小;罐体壁面在z方向上受到的晃动力大小与x方向相近,罐体封头在y方向上受到的晃动力变化趋势与x方向相似。气液界面处距离壁面较近的测点具有较大的位移变化。气体被过冷液体冷却并产生冷凝相变,导致储罐压力降低。在外部环境漏热与晃动激励的共同作用下,储罐内部流体热分层发展良好,整体上呈现上部高下部低、外侧高内侧低的温度分布。对比分析了不同液体充注率工况下低温储罐内部流体热力耦合特性,结果表明:对于特定外部晃动激励,当液体充注率低于40%时,外部环境漏热的影响较为明显,以致于气相压力出现先升高后降低的变化;随着液体充注率从40%增加到70%时,罐体压降速率从78.5Pa/s上升到420Pa/s。液体充注率对罐体不同部位晃动力存在不同影响。通过对不同重力水平工况下低温储罐内部流体晃动热力耦合特性进行对比分析发现,自由界面波动幅度随重力水平的增大而增大。当重力水平从1.0g增大至4.0g,界面测点最大位移从0.26m增大至0.64m,流体压降速率从234.5Pa/s上升到680.5Pa/s,晃动力下降幅度从54.41k N增加到158.92k N。高重力水平促进了气液相间热质传递,并导致晃动力较大幅度的波动变化。当重力水平低于2.0g或高于3.0g时,界面波动呈现出不同的变化规律。对于阶段性变重力工况,当重力加速度突然变化时,罐体所受到的晃动力突然增大,流体晃动表现出明显的动态响应。本文针对低温流体晃动热力耦合过程进行了综合研究,分析了不同充注率水平与不同重力水平对流体晃动热力耦合过程的影响,所做工作对深入认识低温流体晃动热力特性具有重要意义,并可为低温推进剂储罐防晃设计提供技术思路。
其他文献
随着智慧城市、智能交通、无人驾驶以及物联网的快速发展,高精度高可靠性的定位技术成为了人们关注的热点。目前人们常用的导航定位技术主要包括GNSS定位技术、惯性导航定位技术、视觉导航定位技术、Li DAR定位技术等,然而单一导航定位技术无法满足这些新业态、新技术、新需求,每一种传感器都存在一定的局限性。因此,多源传感器融合技术一直备受学术界关注。本文研究了GNSS/INS/Vision多传感器融合定位
眼底视网膜图像的自动化分析是计算机技术在有关疾病诊断中的一项重要应用。人类眼球底部的视网膜中包含大量的微小血管,这些微血管的走势、管径宽度、形状结构的变化均与眼部疾病、心脑血管类疾病、高血压等全身性疾病有关。利用计算机图像处理技术对视网膜微血管进行数字化分析,能够为医学工作者分析和判断有关疾病的病情提供重要的科学依据,还能够提高疾病预防的普及度,所以关于眼底图像的血管分割技术对于医学诊断、疾病预防
业绩承诺补偿制度作为资本市场监管的一项创举,其设立初衷是通过将并购重组由一次性交易转变为未来几年的持续性交易,以约束处于信息优势的出让方的“欺骗”行为,提高并购交易的透明度和公平性,进而保护并购方和投资者的利益,维护资本市场的稳定发展。然而,在实践中表现出的“事与愿违”现象层出不穷,并购业绩承诺呈现出了“高估值高溢价高承诺”、“精准达标、低兑现”的特征,高承诺高估值引发的巨额商誉减值问题暴露了并购
随着直流微网的快速发展,双向DC-DC变换器作为其中的核心元件之一,发挥着越来越重要的作用。LCL谐振型双有源全桥DC-DC变换器（LCL Resonant Dual Active Bridge Converter,简称LCL-DAB）是在双有源全桥DC-DC变换器（Dual Active Bridge Converter,简称DAB）的基础上发展而来的,因其具有高功率密度、低回流功率、模块化对称
煤层采动会造成应力场的重新分布,采用FLAC3D软件数值模拟研究应力场的分布规律是目前非常成熟的技术,但在建模过程中给模型赋值的方法主要为实验室测试法、经验赋值法及折算系数法三种,这三种方法都难以保证现场与模拟的一致性。为此本文以平煤十三矿为工程背景,选取卸压带宽度为关键因素,开发一种新型的赋值方法,提高了数值计算结果的准确性和可靠性。本文首先利用理论分析和数值模拟的方法,研究分析煤岩力学参数、调
开关磁阻电动机（Switched Reluctance Motor,SRM）具有成本低,结构简单、坚固,控制灵活,散热性好,效率高,容错能力强等优点,广泛应用于电动汽车驱动、家用电器和纺织机械等领域中。本文研究了SRM系统的半实物仿真建模、不对称半桥式功率变换器故障诊断及能量与信号同步传输策略。首先,介绍了SRM系统的基本结构及特点、工作原理;推导了SRM在工作时的基本方程式,利用SRM的线性模型
受化石能源枯竭和“双碳”目标驱使,生物质能因其可持续和碳中和性备受青睐。生物质水热液化制油具有原料处理成本低的特点,但油产率与油品质差,与此同时,塑料单独水热液化条件严苛。因此,本文研究生物质与塑料混合液化特性,此外,为降低水热液化过程反应温度和提高油品质,采用具有供氢能力和低沸点的有机溶剂甲醇代替水,以期在不使用催化剂的条件下,通过协同处理提高油的碳氢化合物含量,降低油的氧含量,最终实现提高油品
随当代消费者的购物活动开始从单纯的对商品本体的需求发展为对购物体验的需求,快闪店行业快速发展,并展现出极大前景。以此为背景,大量快闪店设计涌现,快闪店设计模式与设计手法层出不穷,这也产生了一系列问题:首先,为提高快闪店活动的回报率,一般快闪店会选址于商业繁华地区,这就导致了极高的用地成本,这使快闪店的建造时间受到限制,进而对快闪店建筑的建筑质量产生消极影响。其次,有限的建造时间与局促的施工空间,导
转炉煤气是钢铁冶炼的副产物,具有产量大、热值低、燃烧困难的特征。实现低热值转炉煤气的清洁转化和高效利用是完成我国2030年碳达峰、2060年碳中和战略目标的重要抓手。脉动燃烧技术利用声热耦合机理,使燃烧火焰产生自激振荡与收缩,促进了低热值转炉煤气的高温预混与湍动,从而有效地拓展了低热值气体的贫燃极限。将低热值转炉煤气通过脉动燃烧进行燃烧利用,不仅提升了资源利用效率,还对节能减排有着重要意义。本文以
药品包装分为内包装与外包装,内包装的作用是保障药品药效,主要包装方式为铝塑泡罩;外包装上的信息用于药品追溯与安全用药,主要方式为药盒。为保障内外包装的完整性以及准确性,目前生产中常采用机器视觉对铝塑板缺粒与药盒三期（生产日期、保质期、批号）进行检测。然而在实际生产中,由于白色药片的颜色特性,机器视觉检测工位只能放在铝塑热封合之前,导致经过检测后的铝塑板仍有缺粒的风险;此外,药盒三期使用压印方式时,