网幕通道式液体获取装置的入口速度分布特性研究

作者：王峥; 王晔; 金鑫; 张浩; 汪彬; 耑锐; 杨光^*; 吴静怡

来源：真空与低温, 2022, 28(05): 556-564.

DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2022.05.009

• 多孔网幕
• 液体获取装置
• 流动特性
• 低温流体

网幕通道式液体获取装置（LAD）能够在微重力条件下为航天发动机供给液体推进剂，是最有应用前景的低温推进剂液体管理技术之一。利用粒子图像测速技术（PIV）分析了LAD运行时工质（水和异丙醇）穿过网幕的入口速度分布特性。结果表明，工质穿过网幕的入口速度沿平行于通道内流动的方向逐渐增大，在靠近出口处达到最大值。根据分析结果建立了LAD稳态运行时的数值计算模型，采用多孔阶跃模型描述液体穿过网幕时的流动过程，并进行了实验验证。基于该模型仿真分析了液氧、液氢、液氮以及液态甲烷等低温流体的速度分布特性。在相同的运行条件下，液氧、液氢、液氮和液态甲烷入口速度的综合不均匀度分别为72.3%、67.7%、65.7%和55.1%。其入口流速的不均匀度主要受低温流体黏度和密度影响。考虑速度分布的影响，计算了不同流体的临界流量。液氧的临界质量流量最大，其次是液态甲烷和液氮，液氢的临界质量流量最小，仅为液氧的7.1%。本文为网幕通道式液体获取装置的设计和性能预测提供了参考。

• 单位
  上海宇航系统工程研究所; 上海交通大学