群体平衡下的火箭发动机泵间管气液氧混合冷凝特性数值模拟

本研究论文深入探讨了"火箭发动机泵间管气液氧混合冷凝特性数值研究"这一主题，由陈二锋、厉彦忠和应媛媛三位作者合作完成，发表在中国科技论文在线上。他们的研究主要关注于利用基于群体平衡原理的均相MUSIG模型和热相变模型，对火箭发动机工作过程中泵间管内气液氧混合冷凝过程进行数值模拟。 群体平衡原理在这个研究中起到了关键作用，它考虑了流场中气泡的数量平衡关系，同时考虑到气泡在湍流和尾流中的随机碰撞聚合效应，以及湍流涡的剪切作用导致的气泡破碎效应。早期的均相MUSIG模型，如Lo[1]的工作，简化了计算，假设所有气泡组有相同的流速。然而，随着技术的发展，非均相MUSIG模型，如Krepper[3]和Bhole[4]的模型，引入了更精细的气泡分组结构，以提高模拟精度，但这也增加了计算的复杂性。 研究重点在于分析管路中气泡直径、空泡份额、液氧温度和气液氧流速等因素的变化规律，以及这些参数如何影响混合冷凝的效果。论文发现，气泡直径的减小能够提升混合冷凝效率，而增加气氧流量或提高进口气氧温度则会导致混合冷凝效果减弱。这种理解对于优化火箭发动机的设计和运行性能至关重要，特别是在高压补燃液氧煤油发动机系统中，泵间管内的气液两相流动与传热问题直接影响到整个系统的效能。 该领域的研究对于理解和控制气液两相流动在航天、动力和制冷等领域的实际应用具有重要意义，特别是在火箭发动机这种高精尖技术中，任何微小的改进都可能带来显著的性能提升。因此，这篇论文不仅提供了一个理论框架，也为实际工程设计提供了重要的参考依据。