低温贮箱大热流下两相流态可视化试验

摘要：

为研究大热流下低温推进剂贮箱箱内流体温度分层与沸腾气泡特征,以液氮为试验流体,搭建了低温贮箱变热流可视化相态观测平台,通过改变吹风温度与吹风速度,实现了 1～16 kW·m-2 热流边界调节,与火箭升空过程中承受气动热流冲击基本一致.试验结果表明:低温贮箱壁面受大热流作用,并不一定产生沸腾气泡;当壁面热流密度小于 2 kW·m-2,直至液体主体过冷度降至 1K时,近壁区才有气泡产生;壁面热流密度达到 16 kW·m-2 以上后,即使液体主体区过冷度超过10K,近壁区也可能产生沸腾气泡;当液体主体存在较大过冷度时,火箭升空过程的气动加热仅会造成近壁区出现气泡;在对低温贮箱增压时,提高增压气体注入速率,加快增压进程有利于延缓近壁区液体温升与沸腾发生.此外,建立了一种预测沸腾气泡发生边界的经验模型,可对裸壁贮箱在大热流下是否发生推进剂沸腾提供初步预测,从而为火箭贮箱绝热方案设计提供支撑.

关键词：低温推进剂、沸腾气泡、两相流态、可视化试验

所属期刊栏目：57

分类号：V511+.6(航天用燃料（推进剂）及润滑剂)

资助基金：国家自然科学基金51976151

在线出版日期：2023-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：62-70