液氦铁路槽车储槽热响应数值研究

发布时间：2025-01-15 11:20

　　 以某85m³液氦铁路槽车储槽为研究对象,考虑液氦及氦气物性的变化,采用有限体积法进行了非稳态热响应数值研究,得到了不同时刻的储槽压力、温度及流速分布,分析了蒸发率和充装率对储槽压升、温升规律的影响。研究表明:随着模拟时间的增加,液氦出现了热分层,压力呈上部小、下部大的阶梯式分布,而气相空间压力分布较为均匀;近壁区液氦受热后,在浮升力作用下沿壁面上升至自由液面后流入液氦主流区;随着蒸发率的增加,储槽气相空间的温升及压升速率增加,而充装率对储槽的温升及压升速率影响较小。

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【部分图文】：

图1 液氦储槽几何模型

1物理模型本文研究的85m3铁路液氦槽车储槽结构如图1所示，长度14m（不含封头），与内容器内径2.8m（直径）差异较大，因此，将三维模型简化为二维，即圆形。

图2 流场网格划分

采用ICEM进行网格划分及局部加密。图2所示为网格划分结果，图3所示为壁面网格加密效果。图3网格无关性验证

图3 网格无关性验证

图2流场网格划分3.2边界及初始条件

图4 20、100 min时的温度分布

4.1.1流场热分层图4所示为充装率90%、蒸发率0.484%工况下20、100min时的流场温度云图。分析可知，储槽在热响应过程中出现了热分层，气相空间的温度梯度较液相区域的大。随着热量的进入，气相空间温度上升。在气液界面两侧靠近壁面处，两侧温度相对较高。在同一等温线上，从....

本文编号：4027322