王磊
- 作品数：29 被引量：91H指数：5
- 供职机构：西安交通大学能源与动力工程学院制冷及低温工程系更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金博士后科研启动基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术一般工业技术动力工程及工程热物理更多>>
- 火箭升空低温推进剂出流特性仿真研究被引量：6
- 2020年
- 运载火箭升空期间,确保主发动机工作时不夹气的液体推进剂足量供应至关重要。本文针对升空过载下火箭燃料箱出流装置的工作特性与设计要求,建立CFD模型,就不同工况下输送管出现气体时对应的剩余液体量进行数值仿真与对比研究,研究因素包括:出流口是否采用锥角过渡、出流口上方是否布置隔板及隔板几何结构、出流口设置过滤器等。结果表明:采用锥角过渡,可显著降低不可用液体推进剂,最佳锥角约为30°;布置隔板有利于低温推进剂纯液相供给,且存在最优的隔板高度和长度;球壳型隔板可使不可用推进剂进一步减少约0.25%;出流口设置过滤器可拦截固体杂质及大气泡进入输送管;相较于液氧,液氢表面张力维持气液界面稳定性的能力更差,对出流结构的优化设计要求更高。
- 黄晓宁王磊毛红威薛良江厉彦忠
- 关键词：火箭升空低温推进剂
- 低温推进剂空间管理技术研究进展与展望被引量：13
- 2020年
- 本文介绍了低温推进剂的性能优势与空间管理挑战,梳理了低温流体空间管理(CFM)技术特征及其研究现状,建议按照重力依赖型与重力无关型分类开展技术成熟度提升研究。调研了美国逾半个世纪的CFM技术搭载实验研究历程,分析了各类平台的工作特性与性能优势。基于我国航天发展现状与未来需求,探析了我国开展CFM技术攻关、飞行搭载实验的可行方案。建议在我国载人空间站规划舱内低温技术实验柜与舱外暴露平台实验模块,加速我国CFM技术向工程应用的转化。
- 王磊厉彦忠张少华马原黄晓宁
- 关键词：低温推进剂微重力
- 空间变过载下液氢输送管内气泡动力学特性仿真研究被引量：1
- 2019年
- 针对火箭发动机空间二次点火前上面级燃料系统必须将输送管内气泡排空的需求,以处于空间环境的液氢输送管为对象,借助CFD仿真手段研究了管内气泡的生成与分布规律,对比分析了小过载正推、小流量排放下管内两相流瞬态特性。研究表明:微重力下管内小气泡将合并,形成尺度与管径相近的大气泡;提供小过载正推后,大气泡可能破碎形成小气泡,并从管路顶端溢出;输送管内气泡完全排出时间与管内初始含气率关系不大,主要受过载水平的影响;存在临界过载加速度,当所加载的加速度小于该临界值,气泡无法排出;液体小流量排放时,管内气泡在液流惯性推动与冷凝湮灭两种机制下排出。
- 王磊李江道耑锐王娇娇严天厉彦忠
- 关键词：液氢重定位气液两相流微重力气泡动力学
- 低温微肋管路快速预冷技术试验研究被引量：1
- 2024年
- 为了指导运载火箭低温推进剂快速加注技术研制,探析了管路预冷反环状流型稳定性对加速预冷进程的作用机制,搭建了液氮管路预冷测试平台,采用光管和微肋管开展了变工况试验研究.结果发现:当雷诺数Re=5000时,微肋管可节约预冷耗时达60%,光管预冷最大换热热流为22 kW/m^(2),微肋管预冷最大热流达45 kW/m^(2).此外,微肋管预冷过程中管壁近似线性降温,微肋不会显著增大流动阻力.微肋管强化预冷的机理在于微肋结构可在反环状流气膜层内诱发径向分速度,对气液界面产生冲击,促使气液界面波动或液体撕裂,进而导致液体与壁面更早发生接触换热.当入口流量较高时,推荐采用肋间距较大的微肋管,在确保加速预冷的同时减小流动阻力.
- 王磊程诚李卓伦厉彦忠
- 关键词：沸腾换热微肋管
- 甲烷-乙烷混合推进剂深度过冷技术的实验研究被引量：1
- 2022年
- 针对甲烷采用液氮过冷可能发生甲烷冰堵风险,提出了在甲烷中添加乙烷,制备凝固温度更低的甲烷-乙烷混合推进剂的新方案,搭建实验系统测试了甲烷-乙烷凝固温度变化规律。研究发现,随着甲烷含量提高,混合推进剂凝固温度先降低后升高。当甲烷、乙烷比例为0.71∶0.29时,混合推进剂达到最低凝固温度,约73.0 K。当采用常压饱和液氮对混合推进剂过冷时,控制甲烷含量在0.52~0.81间可避免推进剂冻结。相较于常压饱和甲烷,防冻结区的混合推进剂密度提高了24.0%~38.4%,液相存在温区增大至35.7 K~40.5 K。此外,甲烷-乙烷混合推进剂具有理论比冲高、再生冷却性能佳、结焦与积碳小等优势。所提出的甲烷-乙烷混合推进剂在火星探测等任务中具有可观的应用前景。
- 王磊上官石刘柏文雷刚陈强厉彦忠
- 关键词：火星探测火箭发动机
- 液氢贮箱增压过程能量分配与增压特性仿真研究
- 2025年
- 低温火箭推进剂贮箱增压输送过程中,高速增压气体可能冲击液面,导致推进剂过量损失与增压失效问题。论文构建了液氢贮箱高液体充注率下的气体增压三维数值模型,研究了增压气流冲击下液面破碎和液体飞溅现象及其对增压效果的影响。采用三维壳传导模型代替固体壁面全结构模型,描述流固间耦合换热,对比分析了增压气体通过水平出口、半球形出口、垂直出口等不同消能器结构后气流冲击强度与增压性能。结果表明,垂直出口消能器注入高速气流直接冲击液面,发生液体飞溅及液相-气壁间歇接触现象,导致液体推进剂损失加剧。液相飞溅引起气液换热增强及气枕温度下降,造成贮箱压力下降与增压失效。增压效果的能量构成中,输入能量仅有18%~41%用于气枕增压,其余能量产生液相温升;对于冷气体增压方案,输入贮箱的能量由两部分构成,包括增压气体携带能量以及气枕-壁面换热;壁面向气枕的热量传递有利于提升增压性能,在输入能量中占比达9%~28%。
- 梁鸽李轲王磊厉彦忠
- 关键词：消能器三维仿真
- 液氢管流静电积聚规律的实验研究
- 2025年
- 为研究液氢管道流动中引发的静电积聚问题,以液氢为实验工质,搭建了低温液氢管流静电积聚测试系统。通过真空绝热、绝缘连接、静电屏蔽等措施,采用泄漏电荷法,实现了低温下液氢流动荷电量的安全、准确测量;分析了雷诺数Re在2×10^(5)以下多个流动工况的电荷积聚特征。实验结果表明:电导率极低的液氢在管流过程中存在明显的流动荷电现象,测试中电荷积聚量呈线性增长趋势;在实验所涉及管长和Re范围下,平均电荷密度随速度的增大而降低,但降低速率逐渐减缓;随管径增大,管流平均电荷密度也降低。所搭建的低温液氢管流静电积聚测试系统为开展液氢静电测试提供了重要平台,该研究证明了液氢静电测量方法的可行性,为探明液氢静电规律与安全流速边界提供了设计指导。
- 孙文豪王磊马原刘柏文厉彦忠
- 关键词：低温流体
- 低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述被引量：32
- 2016年
- 为了探究适用于低温推进剂在轨加注的相关技术与方案,通过文献调研与对比分析,介绍国内外在轨加注技术的研究现状,梳理低温推进剂在轨加注的关键技术,研究现有加注技术与方案对低温推进剂的适用性,并提出我国开展相关研究的思路与方向。研究表明:1)气液分离、蒸发量控制、质量测量和流体驱动循环等技术是直接影响推进剂在轨加注系统结构与加注性能的关键技术;2)低温推进剂具有沸点低、表面张力小等特殊性,对气液分离、系统热防护等技术的性能要求更高;3)表面张力式气液分离、纤维镜或射频质量检测、多层隔热材料、热力学排气系统(TVS)以及无排气加注等先进技术方案对低温流体和微重力环境均具有更好的适用性,将成为实现低温推进剂在轨加注的关键突破口。
- 马原厉彦忠王磊朱康徐孟健
- 关键词：低温推进剂深空探测气液分离
- 运载火箭低温输送系统间歇泉特性及抑制方案探究被引量：2
- 2020年
- 为研究重型运载火箭液氧管道中的间歇泉现象并设计有效的抑制方法,调研分析了不同领域中间歇泉的研究现状及低温领域间歇泉的特点。揭示了低温推进剂管道中间歇泉的动态特性和产生机理,提出了重型运载火箭间歇泉抑制方法。研究表明:1)低温领域发生间歇泉的管道结构参数、热流输入方式、液体性质与其他领域相比有较大不同;2)减压沸腾是间歇泉产生的主要原因,弹状气泡不是低温管道中产生间歇泉的必要条件;3)间歇泉过程中会出现剧烈的压力降低和突增现象,在恶劣工况下压力波动可达兆帕量级;4)根据重型火箭的管路布局方式,可选择氦气注入或者外界热流引起循环流动的方法来抑制间歇泉。
- 毛红威厉彦忠王磊王磊王娇娇
- 关键词：重型运载火箭低温推进剂液氧间歇泉
- 低温管路预冷两相流瞬变规律仿真研究
- 2025年
- 为揭示低温管路预冷两相流态与沸腾换热的瞬变规律,建立了低温管路预冷瞬变过程的计算流体动力学(CFD)数值模型,采用不同传热模型考虑预冷不同阶段的流-固耦合换热速率。研究发现,低温管路预冷根据管内流态可分为液面抬升、膜态沸腾、过渡及核态沸腾、液面上涨至满液共4个阶段。在管内两相流发展过程中,受重力影响,管截面表现为局部“上翘”式反环状流、主体分层流的流型特征,其中,底部与侧壁气膜厚度分别由0.093 mm和0.124 mm波动减薄。截面内最大温差达90 K,进出口最大温差约50 K。由于管内存在膜态沸腾向过渡沸腾、核态沸腾转变区,可能造成局部含气率突增。
- 李卓伦应媛媛王磊张淇栋厉彦忠
- 关键词：分层流
