摘要：随着液氢在民用领域的逐渐普及,其在机载运输过程中除了需要考虑支撑强度和绝热性能外,运载平台的振动也成为了亟须解决的关键问题。然而,在国内,对于此方面的研究较少。由此,提出了一种由一减振模块和球接触绝热模块组成的柔性支撑结构,该结构在实现支撑和绝热的同时对外部的振动进行隔离。首先,详细介绍了柔性支撑的基本原理和详细结构,给出了容积为50 L液氢储罐样件的主要结构参数和运行参数;其次,基于动力学理论对其进行了减振分析,确定弹簧劲度系数、拉压行程、匹配的阻尼系数、强度等参数的设定方案,得出弹簧和阻尼之间的影响关系;最后,建立了支撑杆的参数化结构,开展了传热性能仿真,得出杆组以及杆件各个部件的温度云图。仿真结果表明:柔性支撑杆能够有效降低外部振动的振幅,对大于5 Hz的外部振动,可使其幅值降低至6%以下。此外,得益于减振模块采用细小线径的弹簧结构,加上球接触效果,极大增加了支撑杆的热阻,使得单杆截面内的漏热量仅为22 W/m^(2),相比相同长度等截面刚性拉杆的热通量降低了55.1%。

摘要：针对商业火箭公司对于液态甲烷过冷加注的需求,开展了基于液氮冷源的甲烷过冷加注系统方案设计,并计算得到了不同甲烷流量和液氮压力参数下的过冷器换热面积。为了防止液氮温度过低造成液态甲烷凝结,参考现有液氧和煤油工艺流程,提出2种不同控制策略的甲烷过冷加注系统,并详细对比分析了这2种系统所能实现的6个不同工艺流程。结果表明:基于背压控制的加注系统相比于基于液位控制的系统具有更高可靠性,同时前者能够实现在线实时加注工艺,原因在于其通过控制换热器中液氮压力来保证液氮温度始终高于甲烷冰点。甲烷过冷器换热面积与甲烷加注流量、液氮背压均成正比,在具体工程实施中应当根据加注需要选取合适的加注流量和液氮背压,以减小过冷器尺寸和降低设备制造成本。

摘要：甲烷+硫化氢(CH_(4)+H_(2)S)体系汽液平衡(VLE)数据对酸性天然气脱硫具有重要意义,直接影响天然气脱硫的工艺设计。为了比较不同超额吉布斯自由能-状态方程(GE-EoS)模型在再现甲烷-硫化氢体系相行为时的准确性,采用PR方程,从不同参考压力系下进行考虑,选择了Huron-Vidal(HV)、modified Huron-Vidal one-order(MHV1)、linear combination of Vidal and Michelson(LCVM)三种混合法则搭配Wilson、NRTL、UNIQUAC三种活度系数模型所组成9种GE-EoS模型,且将van der waals模型作为对比模型,探究了不同模型对二元混合物CH_(4)+H_(2)S的VLE数据的关联与预测上的表现,推荐PR+MHV1+UNIQUAC模型结合温度关联函数A+B×ln T来关联或预测二元混合物CH_(4)+H_(2)S在温度为273 K以下时的汽液相平衡相行为,为天然气脱硫工艺提供有效的参考。

摘要：为提高肼类推进剂废水的处理效率,提出了采用氧气为气源的等离子体高压放电产生的活性气体氧化肼类推进剂废水的方案。依靠设计的试验装置,进行了静态和动态试验,获得了优化的运行参数。结果表明:在紫外线照射下,难降解中间产物甲醛的氧化速率提高,臭氧量与偏二甲肼的投加比达到5∶1时,可有效降解废水中的偏二甲肼及其中间产物,满足肼类废水排放标准;降解DT-3废水时,只需要3∶1的投加比即可使出水满足排放标准。结合卫星发射中心的实际情况,采用移动车载方式将该技术应用于推进剂废水处理,对于不同种类和不同浓度的推进剂废水具有较好的适应性,能获得较高的效费比。

摘要：为探析空气在液氢中的溶解极限及氮氧分子的存在模式,采用正规溶液模型(SH模型)和改进的正规溶液模型(MSH模型)对空气在液氢中的溶解规律开展了理论预示。为解决溶解度参数在靠近临界温度附近取值不合理的问题,提出一种新型溶解度参数求解方法,实现了SH模型在18.0~32.5 K液氢温区空气溶解规律的准确预测。基于实验数据的对比修正,提出了适用于预测液氢中气体溶解规律的MSH模型。结果发现:氮气、氧气、二氧化碳、水在液氢中的溶解度分别为10^(-8)、10^(-12)、10^(-51)、10^(-89)摩尔分数量级,差异极大。空气在液氢中的溶解规律与存在模式随着空气量的增大而存在3种不同形态:完全溶解的氮、氧分子;氮气完全溶解而部分氧分子结晶析出;氮、氧均部分结晶析出,且固空颗粒中的氮氧比例逐渐接近空气中比例。研究应可为液氢系统的安全设计提供理论指导。

摘要：为揭示液氢管流静电产生机理与积累规律,以液氢流-固空颗粒二元体系为对象,选择OpenFOAM开源软件,通过添加固空颗粒受力模型、摩擦起电模型、低电导率流体起电模型、颗粒带电模型等,实现了仿真软件的功能拓展。通过耦合多相质点网格法满足了液固两相流场-电场的耦合求解。数值仿真了固空颗粒在带电液氢管流中的电荷积累过程,探讨了固空颗粒粒径、空气含量对管流系统电量积累的影响。研究结果发现,当液氢流速为3 m/s时,纯液氢饱和电荷密度约1.358×10^(-7) C/m^(3),而固空颗粒引起的电荷密度较之高3个数量级。相较于纯液氢管流,含固空颗粒的液氢管流静电风险更大。当固空粒径为0.1 mm时,大部分固空颗粒带电量在3.16×10^(-12)~1.58×10^(-11) C之间;增大粒径或减少空气含量均会造成带电颗粒占比增加,颗粒平均电量增加。研究工作对液氢管路系统设计与安全防护应具有理论指导意义。

摘要：为研究重型运载火箭液氧管道中的间歇泉现象并设计有效的抑制方法,调研分析了不同领域中间歇泉的研究现状及低温领域间歇泉的特点。揭示了低温推进剂管道中间歇泉的动态特性和产生机理,提出了重型运载火箭间歇泉抑制方法。研究表明:1)低温领域发生间歇泉的管道结构参数、热流输入方式、液体性质与其他领域相比有较大不同;2)减压沸腾是间歇泉产生的主要原因,弹状气泡不是低温管道中产生间歇泉的必要条件;3)间歇泉过程中会出现剧烈的压力降低和突增现象,在恶劣工况下压力波动可达兆帕量级;4)根据重型火箭的管路布局方式,可选择氦气注入或者外界热流引起循环流动的方法来抑制间歇泉。

摘要：为探究含固态氧颗粒的液氢管道传输中静电积聚规律,基于COMSOL Multiphysics软件,开展了液氢-固氧体系荷电规律仿真预示。采用拉格朗日颗粒轨道法与计算流体动力学分别描述连续液氢流与离散固氧颗粒的运动,采用Materials Studio软件计算获得固氧电学性质,并通过电容器法描述固氧颗粒碰撞起电规律,实现固液两相流与静电场的耦合求解。仿真结果发现,当液氢流速为10 m·s^(-1),固氧颗粒粒径为1000μm时,固氧颗粒比电荷达10μC·kg^(-1),颗粒饱和电量约为84 pC,两相流电荷密度为2.84×10^(-4)C·m^(-3),较纯液氢流静电大8个量级。随着颗粒-壁面碰撞次数增多,颗粒荷电量趋于饱和。管流参数对荷电规律影响显著,颗粒比电荷随颗粒质量流量增加略有降低,随管长增加和管径减小而增大,随液氢流速增加呈现先减小后增大的趋势,即存在极小值。颗粒物性也会对荷电量产生影响,颗粒比电荷随粒径增大存在极小值和极大值,颗粒杨氏模量、电阻率、密度等也对荷电规律具有一定影响。研究工作可为液氢传输系统设计与安全防护提供理论支撑。

摘要：静电积聚是绝缘性易燃易爆流体的输运和存储最严重的潜在危险之一。研究流体与固体材料摩擦产生静电的速率是揭示流体静电积聚特性的关键问题。本文设计并搭建了一套旋转圆盘静电起电和测量系统,对常见的绝缘性油品如变压器油等多种流体进行了不同工况下的实验测试,获得了线速度、温度、流体黏度等因素对于起电速率的影响规律。实验结果表明,流体起电速率基本上均与流动线速度呈正比,而与温度的关系相对复杂,在一定的温区内存在最低起电速度所对应的温度。也定量地验证了绝缘性更强的流体起电速率更大这一定性特征。

摘要：表面张力驱动下的内角流动理论为空间液体管理装置的设计提供重要支撑,其动态流动过程中的液体流量、流速、液面位置等参数是决定液体管理性能的关键因素.在实际应用中,受到加工条件的限制或为了提高机械承载能力,内角尖端通常存在一定的钝度.采用理论分析与实验验证相结合的方法,定量分析了钝度对内角流动特性的影响规律.结果表明,在钝度一定的条件下,液面运动距离与时间的1/2次方始终保持近似正比关系,且钝度越大毛细流动的速度越低.通过基于磁补偿原理的微重力模拟流动实验,初步验证理论模型的正确性.并将理论模型应用于以液氢和液氧为代表的低温推进剂的表面张力输运过程,发现不同条件下的流量变化规律,为低温推进剂表面张力式液体管理装置的设计提供重要基础数据.