空间液氪气液分离装置流阻特性及数值模拟

为满足低温推进剂在空间微重力环境中的气液分离要求,针对液氪低温推进剂在轨管理与传输问题,建立筛网式气液分离装置单通道流动压力损失的理论预测模型,获取120 K饱和状态液氪在325×2300荷兰斜纹编织网中流动的泡破点压力。对比分析了不同低温流体、通道宽度、质量流量对过网压降的影响规律,获得了液氪在通道中流动的压降分布,并通过国外液氢过网压降实验数据对模型进行了验证。通过建立液氪单通道流动数值仿真模型,较好地预测了过网压力损失。

电推进系统液氪低温推进剂贮箱关键技术分析

为满足空间大轨道转移任务要求,基于电推进系统液氪低温推进剂在轨长期贮存的应用需求,从低温推进剂贮箱壳体材料、贮箱热防护技术、微重力环境下贮箱内气液分离和流体管理等四方面入手,聚焦国内外相关研究进展,总结了关键技术的发展现状,结合氪工质贮存要求进行了分析,旨在为电推进系统液氪贮箱设计提供参考。

微重力下低温液氪贮箱热力学特性

在轨滑行阶段液氪贮箱长期处于微重力环境。为研究其内部传热和相变过程对大轨道转移飞行器贮供单元工作性能的影响,建立了微重力液氪贮箱CFD模型,采用VOF法及Lee气液相变理论,研究了重力水平、初始液氪温度、初始充满率对微重力下液氪贮箱热分层及压力变化的影响。结果表明:常重力g0下贮箱的压升率分别为10^(-4)g0,10^(-5)g0,10^(-6)g0的1.84倍、1.98倍、2.04倍,微重力下温度分层程度(2~3 K)远低于常重力(90 K);不同初始液氪温度下贮箱压力随时间呈先降低后升高的变化趋势,且初始液氪温度越低,贮箱压升率越小;微重力下液氪贮箱存在临界初始充满率,当初始充满率Ф>70%时贮箱压升率随初始充满率的升高而增大,当Ф<70%时贮箱压升率随初始充满率的升高而减小。