月壤蓄热块增材制造中的热流固数值模拟

作者：高迅佶; 廖博文; 熊伟; 姚伟; 全晓军^*

来源：热科学与技术, 2022, 21(05): 446-452.

DOI：10.13738/j.issn.1671-8097.020081

• 格子Boltzmann模型
• 固体颗粒
• 液滴碰撞
• 三相接触线

未来月球探索中，月壤原位3D打印的致密蓄热块是实现原位能源利用的重要途径。月壤中难熔固体颗粒会影响月壤的烧蚀融合，造成空隙缺陷，降低蓄热块的蓄热性能。采用三组分(固-液-气)固液相变的格子Boltzmann模型，研究了熔滴在固体颗粒上的沉积与凝固行为。模拟结果表明：颗粒在与熔滴接触后随即附着在熔滴表面，液滴周围的颗粒阻碍了液滴底部空气的排出，造成了不规则的三相接触线和不均匀的温度分布与热流密度分布，最终导致空隙的产生。为了实现致密蓄热块的原位3D打印，需要对月壤进行筛选与提纯的预处理，避免月壤中因固体颗粒造成的空隙缺陷。

• 单位
  上海交通大学; 中国空间技术研究院