力學所在管內液體閃蒸兩相流動與傳熱研究中取得進展

　　【儀表網 研發快訊】空間高真空環境中航天器的主動排液或液體意外泄漏，往往會因系統快速失壓引起液體過熱閃蒸，形成復雜的氣液兩相流動與傳熱現象。針對管內液體閃蒸兩相流動與傳熱基本規律的研究，對提升航天活動的可控性和安全性具有重要意義，有助于人類探索空間極端環境中的相變傳熱規律、支撐對空間環境資源的有效開發和利用。
 

　　近日，中國科學院力學研究所微重力重點實驗室多相流與燃燒課題組在管內液體閃蒸界面傳播規律研究中取得系列進展。研究針對航天應用中常見的小管徑、中低過熱度條件下實驗數據匱乏的問題，精心設計并開展了系統性的實驗觀測，獲得了關于管內液體閃蒸現象發生及閃蒸界面持續傳播的臨界條件、閃蒸界面傳播的間歇性及其傳播速度等數據，發現了管徑和重力對管內液體閃蒸界面傳播過程存在明顯影響，構建了閃蒸界面持續傳播準則和表觀傳播速度模型。進一步，研究提出了考慮管徑效應的液體閃蒸現象二維數值模型，其中，采用平直界面假設簡化了對真實的多尺度閃蒸界面的描述，并基于氣相Weber數構建了閃蒸界面微觀形態與液體過熱度間的代數關聯模型，有效彌補了平直界面假設中閃蒸界面局部粗糙度信息，顯著提升了對中低過熱度、小管徑條件下的閃蒸界面傳播現象的預測能力。
 

　　相關研究成果在線發表在Experimental Thermal and Fluid Science和《力學學報》上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院前沿科學重點研究計劃等的支持。