基于LBM-CA模型的自然对流下液氢中固空枝晶生长模拟

固空沉积是液氢系统的安全隐患之一,为探究自然对流作用下固空颗粒在液氢系统中的形成过程,建立LBM-CA(格子玻尔兹曼—元胞自动机方法)耦合模型模拟空气(氮氧混合物)在液氢中的凝固过程。模拟探究了自然对流作用对固空晶体生长的影响,模拟结果表明:自然对流使固空枝晶不再表现为纯扩散条件下的对称生长,迎流侧枝晶生长受到促进,下游由于溶质聚集枝晶生长受到抑制。多晶粒在自然对流条件下生长时,中心晶粒受周围晶粒的影响,生长受到明显抑制。自然对流使溶质分布均匀化,加快凝固速率,减小凝固过程中的峰值浓度,有利于降低液氢系统的安全风险。