火箭升空大热流下低温贮箱热分层仿真研究

为揭示运载火箭裸壁贮箱内低温推进剂的温度场分布,建立了涵盖流体区与固壁区的耦合仿真模型,实现了地面预增压、升空气动加热、升空增压排液过程的连续预示,对比研究了贮箱侧壁是否绝热对箱内热分层与增压规律的影响。结果表明:预增压阶段的增压效果与箱内气枕区的热力学状态密切相关,延长预增压过程有利于减弱后期压力衰减幅度;裸壁贮箱升空阶段的气动加热会产生强烈的自然对流与热分层,影响液氧温度品质,箱内液氧最高温度可超过93 K;贮箱采用发泡绝热后可显著减弱升空气动热对箱内低温推进剂温度品质的影响。研究工作可为未来火箭低温贮箱的绝热方案设计提供指导。

实验探索室内自然置换通风单一浮力源的热力分层

通过气泡羽流模型,对具有单一浮力源的室内自然置换通风热力分层高度进行了模拟实验研究,讨论了有效通风面积与热力分层高度之间的变化关系。将通过INSIGHT 3G软件获得的实验数据与数学模型进行了对比分析,发现自然置换通风室内单一点源热力分层的量纲1高度随着量纲1有效通风面积的增加而增高,室内自然置换通风单一浮力源的热力分层高度仅是其量纲1有效通风面积的函数。

对塑料发泡膨胀过程气泡振动的研究

研究了塑料发泡过程的气泡振动行为 ,通过对塑料熔体和气相气体同时进行研究 ,列出了气泡振动的控制方程 ,并进行了离散化处理和数值模拟 ,获得气泡振动的规律 ,讨论了气相气体和塑料熔体的粘弹性对气泡振动的影响 。

热分层油品中气泡浮升动态过程的数值实验

本文应用数值分析方法研究热分层油品中气泡浮升运动的动态过程。同时，分析了气泡在热分层油品中上升时引起的气泡长大及气泡振荡现象。

氮气强制对流消除煤油温度分层及其液氮降温系统分析

为找到煤油贮罐降温后的温度分层原因,通过分析煤油贮罐不同深度的温度,结合管道布置走向,发现煤油降温流动过程中存在上部滞流区,导致煤油贮罐形成上部热煤油和下部冷煤油分层。采用鼓泡与泵回流两种方式进行对比试验,结果表明鼓泡能较好消除煤油贮罐在垂直方向上的温度不均,泵回流方式无明显效果。为准确预估降温后的煤油温度,采用不同调温方式进行多次试验,构建了煤油调温目标温度计算模型,作为煤油降温停止的判断准则。鼓泡方法和调温模型已成功应用于天舟一号发射任务,有效保障了煤油推进剂的温度品质。

稳定剂种类对高纯氧化锆空心球制品性能的影响

为制备隔热性能更好的高纯氧化锆空心球制品,分别以CaO稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、Y_(2)O_(3)稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定氧化锆空心球颗粒及细粉为主要原料,以工业级Y_(2)O_(3)微粉为烧结助剂,以水溶性树脂为结合剂,采用振动加压成型,于1800℃保温6 h烧成制备了含不同稳定剂的高纯氧化锆空心球制品。研究了稳定剂种类对这些制品性能的影响。结果表明:1)烧后各试样的物相主要为立方氧化锆;骨料与基质细粉都很好结合在一起,含CaO稳定剂试样的内部气孔相对狭长,呈相互贯通网络状,力学性能适中,抗热震性最优;含Y_(2)O_(3)稳定剂试样的内部气孔大小不均、分散孤立,力学性能最差;含CaO+Y_(2)O_(3)复合稳定剂试样的内部孔径更小、分布更均匀,致密化趋势明显,力学性能最优,但抗热震性最差。2)烧后试样的线膨胀率和热导率随温度升高均逐渐增大;在高温阶段,含CaO稳定剂试样的线膨胀率和热导率都最低。3)综合考虑,含CaO稳定剂试样的性能最佳。

振荡区下蒸汽冷凝过程的热工水力模型建立及验证

蒸汽射流冷凝过程具有强烈的凝结换热能力,广泛应用于先进非能动反应堆安全系统中,但该过程会产生强烈的压力振荡现象。为研究蒸汽浸没射流冷凝振荡现象的本质,从基本守恒方程式出发,建立了气泡边界层质量交换模型、气泡控制方程模型、气泡内蒸汽压力计算模型、水池中任意位置处压力计算模型等关键模型,构建了模拟水池中蒸汽气泡冷凝振荡过程的热工水力模型。运用建立的气泡半径和水池内压力的计算模型获取气泡半径和压力随时间变化的规律,并与Chun实验和Fukuda实验的实验数据进行比对,验证了模型的有效性,为后续开展冷凝振荡机理研究打下理论基础。

水下运动体气泡热尾流浮升过程的理论分析

在具有垂直温度梯度和微小气泡的海水中,建立了水下运动体气泡热尾流的连续方程、动量方程和热平衡方程,获得了气泡热尾流的浮升规律和扩展规律。结果表明:从17 m深处到海面,气泡热尾流的浮升速度、浮升高度、浮升角度、温度扩展半径和轴线温度受气泡大小的影响比较显著;但从30 m深处到海面,气泡热尾流的速度扩展半径和轴线速度几乎不受气泡大小的影响。

一种低温热膨胀微球的制备

以偏氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸丁酯为单体,异戊烷为发泡剂,65℃下悬浮聚合制备低温热膨胀微球。用激光粒度分析仪、热机械分析仪、光学显微镜和扫描电子显微镜对膨胀微球进行表征,结果表明(质量分数)丙烯酸丁酯、30%(质量分数)异戊烷合成的热膨胀微球具有优异的发泡性能,其起始发泡温度为98℃,终止发泡温度为136℃,稳泡温程为38℃,发泡倍率为75.7%。