晃动对液氢贮罐传热和压降的影响研究

发布时间：2021-07-17 18:31

　　采用计算流体力学（CFD）技术仿真研究外部晃动激励对液氢贮罐传热和压降的影响。仿真中考虑了外部环境漏热和气液相变对贮罐内气枕压力的影响,通过用户自定义函数（UDF）将外部晃动激励以速度的方式加载到贮罐壁面作为动量边界,采用流体体积（volume of fluid,VOF）法捕捉气液相界面。基于所构建的数值模型,对初始充满率为50%时不同速度激励下和初始充满率分别为50%、70%、90%时同一速度激励下的气液界面波动进行数值模拟,获得了气枕压力、不同速度激励下的晃动温度云图和气液相分布云图,分析了晃动对传热和压降的影响。结果表明,低温流体晃动引起的漩涡和剪切流强化了气液界面的对流传热,速度激励Aω=0.11 m/s、0.22 m/s、0.44 m/s时的传热量分别是无速度激励时传热量的2.83倍、24.05倍、34.47倍;晃动激励越大,充满率越高,气相冷凝速率越快,导致封闭液氢贮罐内气枕压力降幅越大。 

【文章来源】：低温与超导. 2020,48(12)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

低温液氢贮罐内罐示意图

网格模型

针对速度激励为0.00 m/s、0.11 m/s、0.22 m/s、0.44 m/s时液氢贮罐的晃动问题进行了数值模拟研究,无晃动和三种不同晃动激励下,气枕平均压力pGas随时间的变化如图3所示。由图3可以看出,在t=0 s时施加了晃动激励的压降程度远大于无晃动的情形,说明晃动会强化氢气与液氢、氢气与罐壁的对流传热,如图4所示。虽无法精确计算氢气与液氢、氢气与罐壁的热通量值,但可用压力估计其总传热量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]低温液氧箱体自由界面晃动动态响应[J]. 刘展,冯雨杨,厉彦忠.  工程热物理学报. 2020(05)
[2]氢氧发动机氢涡轮泵汽蚀试验技术研究[J]. 李培昌,冯飞,王建宇.  导弹与航天运载技术. 2018(06)
[3]简谐激励下大型低温贮箱防晃设计[J]. 晋永华,厉彦忠,王磊,刘展,李翠.  航空动力学报. 2015(06)



本文编号：3288706