摘要：为探究冰晶与过冷水滴共存时的混合相结冰特性,基于FENSAP-ICE结冰计算平台,以NACA0012翼型为研究对象,采用阻力系数对非球形冰晶的运动过程进行修正,考虑了冰晶黏附效应和侵蚀效应的影响,建立了欧拉框架下冰晶运动、碰撞、黏附、结冰和侵蚀全物理过程的混合相结冰数值计算方法。分析了冰晶质量浓度(ice water content,IWC)、液态水质量浓度(liquid water content,LWC)以及冰晶黏附和侵蚀效应对结冰形态和结冰厚度的影响规律,对比了NTI和NRC两种冰晶黏附模型的适用条件。研究结果表明:当总水含量(total water content,TWC)一定时,随着冰水含量比IWC与LWC之比的增加,结冰覆盖面积逐渐减小,最大结冰厚度先增大后减小,冰形由冠状逐渐变为尖角状,当IWC与LWC分别为0.4 g·m^(-3)和1.0 g·m^(-3)时,驻点处的结冰厚度达到最大值;对于高IWC工况,NRC黏附模型的驻点结冰厚度更接近实验结果,误差为7.2%;对于低IWC工况,NTI模型与NRC模型的驻点结冰厚度接近;侵蚀作用主要影响翼型驻点附近的区域,IWC或LWC的增大均会加剧侵蚀效应。研究可为飞行器高效防除冰系统的设计提供理论依据。

摘要：针对低温流体泵小型化和潜液的需求,提出了一种基于液体动压轴承的高速液氮离心潜液泵的新结构。建立高速离心式液氮潜液泵的设计方法,着重探讨了低比转速离心泵的水力部件设计、液氮动压轴承开发、两级增压泵内轴向力平衡等关键环节。采用CFD仿真软件对液氮潜液泵的叶轮流道流动状态进行数值分析,结果表明增加诱导轮可提高泵的汽蚀性能,泵的水力性能结果符合设计预期,通过数值模拟和实验结果对比分析验证了泵设计的准确性和可靠性,为小型低温流体泵送应用提供参考。

摘要：为了验证以电驱透平膨胀-压缩一体机为核心部件的闭式逆布雷顿空气制冷系统在深冷冰箱中应用的可行性,探究闭式空气制冷系统在深冷冰箱温区的工作特性,本文开发了制冷量为200 W制冷温度为-120℃的空气制冷深冷冰箱原理样机,开展了该原理样机降温过程及不同热负荷条件下的变工况特性研究。结果表明:所开发的空气制冷深冷冰箱系统运行可靠,降温速率快,系统满功率运行降温至-100℃耗时仅3 h,最低制冷温度达-126℃;系统在设计制冷温度-120℃下制冷量约215 W,同时系统COP为0.08。

摘要：针对液氧零蒸发贮存对90 K温区制冷量的需求,选择了透平—逆布雷顿制冷机的技术方案,进一步对空间应用背景的20 W@90 K逆布雷顿制冷机原理样机进行了理论研究。从工质种类的选择、质量流量、工作压力等几个方面对比,对关键部件展开热力学设计和数值模拟,分析了系统设计中不同参数对压缩机、膨胀机关键参数以及回热器效率的作用,判定了影响逆布雷顿制冷机整体效率的关键因素,确定系统关键设计参数,为采用逆布雷顿循环的空间大冷量低温制冷系统设计提供了依据。

摘要：由于氦透平膨胀机在设计工况下进行低温性能测试的实验平台和配套设施很难满足要求,且低温工况较难达到,因此通常用膨胀机在空气中的实验来检验其性能,并通过相似模化方法得到膨胀机低温下的性能。通过分析工质在透平膨胀机中的流动及能量转化过程,发现特性比U1/CS、膨胀比P1/P2、马赫数Ma、雷诺数Re是影响膨胀机性能的关键参数。结合相似理论,以透平膨胀机变工况性能预测程序计算结果为依据,筛选出了以U1/CS为第一相似准则,以Ma、k^(−1)·Ma^(−2)、Ma·k^(−1)、k·Ma^(2)作为第二相似准则的四组相似准则数。以流体动力学计算结果为依据,从四组相似准则中选择出了模化误差最小的相似准则,即U1/CS与Ma·k^(−1)组合。结果表明:相似模化前后氦气与空气透平膨胀机间等熵效率的最大误差在±1.4%以内,且在内部流场预测(马赫数、速度分布)等方面具有良好的模化效果;氦透平膨胀机在设定工况下和空气透平膨胀机在相似模化工况下的等熵效率实验数据显示,两者变化趋势一致且误差小于1%。