复杂流道液体真空排放中的气液两相流态模拟实验

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1、第２２卷第６期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６２０１６年１２月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＤｅｃ．２０１６复杂流道液体真空排放中的气液两相流态模拟实验１，３１，３２２２赵建福，吴克，徐侃，宁献文，郑红阳（１．中国科学院力学研究所微重力重点实验室，北京１００１９０；２．中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部空间热控技术北京市重点实验室，北京１０００９４；３．中国科学院大学工程科学学院，北京１０００４９）摘要：针对月球表面部分重力、高真空环境液体排放需求，按照Ｂｏｎｄ数相似准则，采用内径３?５ｍｍ、长３５０ｍｍ的透明有机玻璃管弯制成具有３个弯头（弯曲半

2、径约１３?５～１７?５ｍｍ）、一端开口的复杂流道，在地面环境模拟了月面环境复杂管路系统中液体排放过程特征。实验表明，真空环境复杂管道内液体排放过程可以划分为初始状态段、快速减压段、液体排放段、残液排放段和闪蒸终止段５个阶段，各阶段特征可用于更为精细的模型构建，以及相关应用技术验证与性能预测。关键词：液体真空排放；气液两相流；月球重力；复杂流道中图分类号：ＴＫ１２４；Ｏ３５９＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０６⁃０７２７⁃０５ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎＴｗｏ⁃ｐｈａｓｅＧａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄＦｌｏｗＰａｔｔｅｒｎ

3、ｉｎＣｏｍｐｌｅｘＰｉｐｅｌｉｎｅｄｕｒｉｎｇＬｉｑｕｉｄＤｉｓｃｈａｒｇｅｉｎＶａｃｕｕｍ１，３１，３２２２ＺＨＡＯＪｉａｎｆｕ，ＷＵＫｅ，ＸＵＫａｎ，ＮＩＮＧＸｉａｎｗｅｎ，ＺＨＥＮＧＨｏｎｇｙａｎｇ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ／ＣＡＳ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｐａｃｅＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＳｙ

4、ｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｉｑｕｉｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｔｏｈｉｇｈｖａｃｕｕｍｉｎｔｈｅｌｕｎａｒｇｒａｖｉｔｙｏｎｔｈｅｍｏｏｎ，ａｓｐｅｃｉａｌｃｏｍｐｌｅ

5、ｘｐｉｐｅｌｉｎｅｍａｄｅｏｆａ３５０ｍｍ⁃ｌｏｎｇｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｏｒ⁃ｇａｎｉｃｇｌａｓｓｔｕｂｅｗｉｔｈ３ｅｌｂｏｗｓｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ．ＩｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆＢｏｎｄｎｕｍｂｅｒ，ｔｈｅｉｎｎｅｒｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓ３．５ｍｍｉｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｕｓｔｈｅｌｅｎｇｔｈ⁃ｔｏ⁃ｄｉａｍｅｔｅｒｒａｔｉｏｗａｓ１００．Ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｒａｄｉｕｓｏｆｔｈｅ３ｅｌｂｏｗｓｗａｓｉｎｔｈｅ

6、ｒａｎｇｅｏｆ１３．５ｍｍｔｏ１７．５ｍｍ．Ｏｎｅｅｎｄｏｆｔｈｅｐｉｐｅｗａｓｃｌｏｓｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｏｔｈｅｒｗａｓｏｐｅｎｔｏｖａｃｕｕｍ．Ｅｘ⁃ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｉｑｕｉｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｔｏｖａｃｕｕｍｃｏｕｌｄｂｅｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄｉｎｔｏｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｔｅ，ｒａｐｉｄｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔａｔｅ，ｌｉｑｕｉｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｔａｔｅ，ｒｅｓｉｄｕａｌｌｉｑｕｉｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｓｔａｔｅ，ａｎｄｆｌａｓｈｉｎｇｅｎｄｓｔａｔ

7、ｅ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｗｏ⁃ｐｈａｓｅｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｓｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｓｉｄｅｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｐｉｐｅｌｉｎｅｄｕｒｉｎｇｅａｃｈｓｔａｇｅｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒｐｒｅｃｉｓｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｅ⁃ｄｉｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｑｕｉｄｄｒａｉｎａｇｅｉｎｔｏｖａｃｕｕｍ；ｔｗｏ⁃ｐｈａｓ

8、ｅｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗ；ｌｕｎａｒｇｒａｖｉｔｙ；ｃｏｍｐｌｅｘｆｌｏｗ