液氢缩比贮箱蒸发特性数值模拟及实验验证

• 作者: 余柳 周芮 张小斌 朱文俐 王彬 王舜浩 胡正根
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 氢 缩比贮箱 自增压 相变 CFD
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 840-849
• 页数: 10页
• 分类号: TB661
• 语种: 中文

摘要

地面缩比贮箱用来模拟箭载液氢贮箱热物理过程及运行特性,包括筒段和壳段,壳段用于支撑筒段.筒段和部分壳段使用泡沫绝热,壳段结构部分裸露在环境中,成为液氢贮箱的主要漏热源.基于计算流体力学方法数值研究了液氢缩比贮箱蒸发特性,构建了基于VOF两相流模型以及Level-set界面跟踪方法的贮箱两相氢流动和相变传热传质数学框架,其中气液界面传质率基于Lee模型计算.框架中的系数、边界条件等作如下考虑:Lee模型中的液化/蒸发系数通过与实验数据对比获得;通过理论分析低温面有/无泡沫保温层的结冰特性,对暴露在环境的泡沫和铝壳表面施加对流换热或常热流边界条件;当贮箱压力达到约2个大气压(0.2 MPa)时,安全阀打开放气保持内部压力不变,基于自定义函数方法模拟阀门开闭实现控制贮箱压力的目的.与实验测量的液位下降速率和气相温度非稳态变化对比表明,构建的数值模型能够较好地模拟液氢贮箱自增压过程的复杂流动、相变传热传质特性.为模拟真实箭载液氢贮箱停放阶段的热物理过程打下基础.