低溫工程最新期刊目錄

4 K高效大冷量G-M制冷機二級回熱器性能研究————作者：周志坡;李奧;何韓軍;陶杰;屈方杰;段羅斌;董文慶;

摘要：為了滿足低溫超導、核磁共振成像等領域對于液氦溫區(qū)大冷量G-M制冷機的需求,對4 K雙級GM制冷機進行了優(yōu)化設計。通過數(shù)值模擬分析了不同回熱器填充方式對4 K回熱器損失以及性能的影響,并進行了實驗驗證。結果表明,二級回熱器填充比例鉛:鈥銅:硫氧化釓為5∶2∶3時,制冷性能最優(yōu)。從實際應用視角出發(fā),考察了二級回熱器不同熱端溫度下的損失及制冷量的變化情況,輸入功6.5 kW,二級回熱器熱端溫度60 K時...

低比轉速液氫潛液泵低溫性能研究————作者：穆振東;劉貽雄;紀晶晶;高彥峰;

摘要：采用試驗與數(shù)值計算方法,研究了自主設計的低比轉速液氫潛液泵的低溫性能。通過搭建的液氫潛液泵低溫性能試驗平臺,測試了液氫潛液泵在液氮介質下的工作特性和水力性能。數(shù)值計算方法采用SSTk-ω湍流模型分析了液氫潛液泵的流動特性,預測的水力性能與試驗結果吻合較好。數(shù)值計算結果表明低比轉速液氫潛液泵流量-揚程曲線較為平坦。在小流量工況下,離心泵流道流動分布不均勻,部分流道發(fā)生堵塞,存在大量的大尺度低速旋渦;...

頻率對熱耦合兩級脈管制冷機重力效應影響研究————作者：陳振曜;殷旺;惠賀軍;楊偉業(yè);吳亦農(nóng);蔣珍華;丁磊;劉少帥;

摘要：為了削弱脈管制冷機在不同重力方向下因冷熱端溫差導致的自然對流問題,探究頻率對制冷機重力效應的影響。基于二維CFD模擬了各角度下不同頻率的脈沖管內部溫度場的及相位的變化,并通過實驗驗證了不同角度及頻率下制冷機制冷溫度的變化。結果表明:脈管制冷機在不同頻率下運行時,分別在冷端朝向角為120°和150°時展現(xiàn)出最差的制冷性能。隨著運行頻率的增大,高頻壓力波對自然對流抑制作用逐漸凸顯,重力方向變化對于脈管...

LNG大管徑堆積絕熱輸送管道用于液氫轉注的可行性數(shù)值研究————作者：陳銳瑩;姜夏雪;徐皓晗;陸新宇;高歌;朱少龍;王凱;

摘要：為了評估LNG接收站卸液管道用于液氫轉注的可能性,采用CFD數(shù)值方法,建立液氫管道熱流固耦合模型,分析了管道所受動態(tài)熱應力分布與管道穩(wěn)態(tài)漏熱。熱流固耦合分析結果表明:管道熱應力分布與分層流流型具有顯著聯(lián)系,熱應力呈現(xiàn)明顯的頂?shù)撞町悺Ｔ撔凸艿涝诜蛛A段預冷使用低溫氫氣進行初步預冷情況下,轉注液氫時等效熱應力能夠滿足液氫轉注要求。穩(wěn)態(tài)漏熱分析結果顯示該型管的堆積絕熱結構外表面漏熱量為16.77 W/m,...

車載液氫氣瓶防過充裝置性能研究————作者：許家琛;邵建琴;金樹峰;李江龍;

摘要：為了使車載液氫氣瓶在服役周期內安全運行,在其內部設置氣包結構的防過充裝置,并基于CFD多物理場耦合仿真探究了氣包孔徑、加注速率、氣包容積和初始壓力等因素對防過充裝置的性能影響規(guī)律。結果表明:氣包孔徑是影響防過充裝置性能的主要因素,氣瓶最終充裝率與氣包孔徑呈正相關:孔徑從2 mm增大到6 mm時,氣瓶最終充裝率由89.4%升高至91.7%,但當孔徑超過3 mm時,最終充裝率突破安全閾值,極易引發(fā)過充...

低溫推進劑微重力無排氣加注流體熱力態(tài)分布仿真研究————作者：時睿;吳勝寶;艾立強;王磊;馬原;厲彥忠;

摘要：針對低溫推進劑在軌加注中的受注箱無排氣進液過程,采用CFD方法開展數(shù)值仿真研究。建立了預示加注過程壁面溫度分布與箱內流體熱力態(tài)分布的二維軸對稱模型。研究了加注口結構、重力水平、初始溫度等因素對無排氣加注規(guī)律的影響,結果表明:(1)常重力下,噴霧棒進液結構有利于箱內溫度均一,并實現(xiàn)高充注率液體加注;(2)微重力下,貯箱壓力與液體充注率受加注口結構的影響較弱,無排氣加注前的貯箱初始溫度分布會顯著影響加...

車載液氫儲罐蒸氣冷屏組合絕熱結構非穩(wěn)態(tài)傳熱特性研究————作者：許張良;譚宏博;吳昊;

摘要：為探究車載液氫儲罐絕熱結構的非穩(wěn)態(tài)傳熱特性,建立了蒸氣冷屏-變密度多層絕熱組合絕熱結構傳熱模型,并耦合確定液氫儲罐內狀態(tài)參數(shù),預測了蒸氣冷屏對絕熱結構與液氫儲罐非穩(wěn)態(tài)傳熱特性的影響。研究表明:若液氫儲罐初始壓力為200 kPa,當蒸氣冷屏開啟4 h,再關閉1 h,再開啟3.05 h時,組合絕熱結構的平均漏熱熱流密度分別為0.887 9 W/m²、0.253 9 W/m

液氫增壓過程超臨界動態(tài)轉變熱物性實驗研究————作者：張春偉;宋坤;余海帥;郭嘉翔;陳靜;李山峰;

摘要：通過測試液氫儲罐內部的壓力和溫度場信息,實現(xiàn)超臨界轉變過程氫物性的間接測量,同時對增壓氫氣的溫度和壓力影響進行分析。結果表明,在超臨界區(qū)域,溫度和壓力的微弱變化也會導致氫熱物性發(fā)生較大改變。當溫度保持不變而壓力增加時,密度、比熱容、導熱和黏度等參數(shù)都有增加的趨勢;但當壓力保持不變而溫度增加時,液氫儲罐底部的過冷區(qū)域熱物性差異較小,而頂部超臨界區(qū)域物性差異較大

多級串列式脈管制冷機調相與功回收研究————作者：馮一寧;朱紹偉;

摘要：為了解決超導電流引線冷卻面臨冷卻溫度梯度大、冷量需求高等問題,同時進一步優(yōu)化脈管制冷機效率,設計了新型的多級串列式脈管制冷機。該制冷機配備三級冷頭可提供三級制冷溫區(qū),共同提供冷量,實現(xiàn)對電流引線從室溫端至低溫端的梯級冷卻。同時前一級冷頭的膨脹功可作為后一級冷頭的輸入功回收利用,進一步回收功。對此新型制冷機進行了整機設計與模擬,仿真分析了工作頻率,慣性管尺寸,第一級冷頭前空容積等參數(shù)對多級串列式脈管...

低溫貯箱熱力學排氣系統(tǒng)兩相換熱器參數(shù)分析————作者：朱仁爍;劉欣;楊勇;

摘要：為提升熱力學排氣系統(tǒng)(TVS)的控壓性能,建立了兩相換熱器的數(shù)值模型,分析了兩相換熱器管長和內外管直徑對吸冷量、出口干度和出口溫度的影響,提出了兩相換熱器進一步優(yōu)化設計的目標和方向。研究表明:兩相換熱器的設計應該兼顧排氣冷量的利用以及循環(huán)流體的降溫降壓效果,以內管循環(huán)流體吸冷量作為優(yōu)化目標;換熱過程中,內管對流傳熱系數(shù)遠大于外管對流傳熱系數(shù),強化外管對流換熱對增強換熱貢獻更大;延長管長和改變內外管...

基于甲烷的二/三元混合改性推進劑的泡點計算————作者：黃平瑞;張春偉;羅泰茗;蘇健;王遙;陳永;楊括;陳靜;

摘要：為探究高沸點甲烷混合改性推進劑的最優(yōu)配制方案,對甲烷的4種二元混合體系和2種三元混合體系,在不同組分比例條件下的泡點溫度進行了計算分析。采用不同的狀態(tài)方程和混合規(guī)則共構建泡點計算模型11套,并利用實驗數(shù)據(jù)對計算模型的準確性進行評估,采用最優(yōu)模型對混合改性推進劑的泡點溫度提升方案展開討論。結果表明,CH₄+C₂H₆混合體系的泡點溫度提...

低溫氣體液化理論最小功的準確計算————作者：王寧娜;王苗苗;曹強;王智平;王鵬程;陳昱吉;葛立春;李芃;王博;趙欽宇;王建軍;甘智華;

摘要：為了更新現(xiàn)有的低溫氣體液化理論最小功的準確數(shù)值,為液化系統(tǒng)的性能評估提供一個更為準確的標準,分析了該理論最小液化功的計算方法,對其表達式進行改進,并應用最新的物性數(shù)據(jù),對低溫氣體液化理論最小功進行了準確計算。分析結果表明:隨氣體沸點的降低,計算結果與文獻的差異有增大趨勢。在一個大氣壓下,當沸點從239.83 K降至3.19 K時,此差異從0增加到7%。以³He為例,理論最小功...

基于自生增壓管路箱內換熱的增壓系統(tǒng)設計及試驗研究————作者：曾兆妹;張騰;王佳森;孫善秀;吳姮;馬方超;

摘要：為了提高氫氧模塊運載火箭的氫自生增壓技術的可靠性,解決箱內小氣枕狀態(tài)下氫自生增壓溫度過高而導致增壓能力過強的問題,開展了基于箱內增壓管路換熱的閉式增壓系統(tǒng)設計。為驗證方案的可行性,建立了試驗系統(tǒng),研究了增壓管在液氫和氣氫兩種環(huán)境下,不同增壓流量和溫度工況的換熱性能,獲得了增壓介質換熱前后的溫度變化情況。試驗結果顯示:在液氫環(huán)境下,增壓介質換熱效果明顯,溫度下降較大;同時在氣氫環(huán)境下?lián)Q熱前后增壓介質...

微通道并聯(lián)耦合TEC的激光器散熱系統(tǒng)研究————作者：趙汶楨;全曉軍;李思雨;王丹;

摘要：為解決高溫環(huán)境下激光器芯片溫度過高、散熱結構復雜笨重的難題,采用熱電制冷片（TEC）與微通道結構并聯(lián)耦合的全新冷卻模式,由微通道負責主要散熱,TEC進行橫向輔助散熱。利用Fluent數(shù)值模擬,系統(tǒng)研究了TEC的安裝高度、空腔結構尺寸（高度、寬度）,以及TEC輸入功率對激光散熱系統(tǒng)的影響。結果表明:在芯片熱流密度為869.57 kW/m²,冷卻水溫40℃的條件下,微通道并聯(lián)耦合...

正仲氫轉化催化劑性能實驗研究————作者：范質;吳俊哲;楊昌樂;曲勝;

摘要：為優(yōu)化正仲氫轉化器,取樣某國產(chǎn)鐵基正仲氫轉化催化劑,通過正仲氫絕熱轉化實驗測定催化劑的反應速率常數(shù)K,探究了催化劑能催化的最大氫氣空速,研究了活化溫度,催化劑粒度對催化劑性能的影響。結果表明:氫氣空速在500—1 600 1/min時,催化劑K值與氫氣空速近似成正比,催化劑K值偏低;在空速2 500 1/min時,催化劑能催化的氫氣量達到極限,正仲氫轉化率93%,K值為2.2 mol/(L·s);...

自由活塞斯特林發(fā)電機耦合不同負載的運行特性研究————作者：朱啟魯;張麗敏;羅靖;劉明皓;羅二倉;

摘要：為全面考察自由活塞斯特林發(fā)電機在外接純阻性、感性、容性負載和交流母線負載以及橋式整流器等不同類型負載時的運行特性,對自由活塞斯特林發(fā)電整機系統(tǒng)開展了數(shù)值模擬。研究結果表明,自由活塞斯特林發(fā)電機在耦合純阻性、感性、容性負載時隨負載電阻的變化規(guī)律類似,耦合合適的容性負載時,可獲得最佳的發(fā)電性能。自由活塞斯特林發(fā)電機在與交流母線負載和橋式整流器負載耦合時動力活塞的位移均和母線電壓成正比,可通過改變交流母...

液氫儲罐內增壓過程溫度場演化實驗測試————作者：張春偉;張首蕤;郭嘉翔;陳靜;李山峰;

摘要：由于液氫的易燃易爆特性,目前鮮有采用液氫介質的增壓實驗,尤其是缺少增壓壓力大于氫超臨界壓力的研究。為此搭建了特定的實驗裝置,設計徑向陣列傳感器組對不同壓力和溫度下的儲罐內部溫度場進行測量,獲取液氫增壓過程的溫度場演化規(guī)律。實驗結果表明,當增壓壓力為1 MPa時,液氫儲罐內部自上而下分別為過熱態(tài)、飽和態(tài)和過冷態(tài),且飽和態(tài)層十分明顯;但當增壓氫氣壓力大于臨界壓力1.29 MPa時,液氫飽和態(tài)溫度層消失...

液氫潛液泵泵池內漏熱及兩相流動特性數(shù)值模擬————作者：趙梓棟;王維博;魏愛博;胡赟;張小斌;

摘要：為了探究潛液式液氫泵電機發(fā)熱引起的氣泡對泵吸入口流動的影響,建立了液氫低溫潛液泵泵池內流固耦合兩相流CFD數(shù)值模型,分析了不同泵裝置氣蝕余量（NPSH_a）下泵池內三維流場、溫度場及相位分布的瞬態(tài)特性,特別關注蒸發(fā)產(chǎn)生的氣泡在泵池內的動態(tài)分布。研究結果表明,在不同NPSH_a下,泵池內由于電機發(fā)熱,周圍局部液氫會氣化產(chǎn)生兩相流,泵池內溫度分布與兩相分布保持穩(wěn)...

低溫氫輸送管路Taconis熱聲振蕩數(shù)值模擬研究————作者：張淇棟;厲彥忠;馬原;王磊;艾立強;吳勝寶;

摘要：針對低溫氫輸送管路構建二維半開口半封閉管仿真模型,通過初始溫度梯度與瞬態(tài)初始壓力擾動加載,計算獲得了低溫氫Taconis熱聲振蕩基本特性,并對比研究了溫度梯度β、熱冷端溫度比α、熱冷端長度比ξ、管徑和管長5個因素對熱聲振蕩壓力振幅和頻率的影響規(guī)律。結果表明:低溫氫管路系統(tǒng)存在臨界溫度梯度和臨界熱冷端溫度比,超過臨界值系統(tǒng)會振蕩。熱冷端長度比存在兩個臨界值,在振蕩區(qū)內,頻率隨ξ的增加而增大,振幅在ξ...

超流氦負壓換熱器設計與數(shù)值模擬研究————作者：劉軼倫;何崇超;丁培;盧亮;

摘要：利用分布參數(shù)法,對用于100 W@2 K低溫系統(tǒng)的繞管翅式負壓換熱器和板翅式負壓換熱器進行了設計,質量流量為5 g/s。以液氦出口溫度、換熱效率和殼程壓降作為設計指標,初步確定了兩種型式的換熱器尺寸。利用數(shù)值模擬的方式對該設計結果進行了校核,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬與設計計算在換熱計算上吻合較好,但在阻力計算上并不匹配。設計尺寸下,繞管翅式換熱器性能指標為2.239 K、82.6%和68.12 Pa;板翅式換...

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