王磊
- 作品数：20 被引量：60H指数：4
- 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：3
- 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：7
- 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
- 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
- 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
- 常重力及微重力下液氢膜态沸腾换热预测被引量：3
- 2017年
- 以液氢膜态沸腾换热为对象,收集并分析文献中涉及液氢膜态沸腾换热的实验数据。通过充分的对比研究,考核3种典型关系式针对液氢膜态沸腾换热预测的适用性与预测精度,建立可预测微重力下液氢膜态沸腾换热热流密度的数学关系式。研究发现:在地面重力下,加热面几何结构、朝向似乎不会对沸腾换热热流密度产生明显影响,均可采用Breen&Westwater公式预测其传热系数;而重力水平会对膜态沸腾换热产生较大影响,且不同重力下换热热流密度之比与重力比之间满足幂指数的关系;依据该关系式可以求解微重力下液氢的膜态沸腾换热热流密度,预测误差控制在15%以内。
- 王磊朱康马原谢福寿厉彦忠
- 关键词：运载火箭膜态沸腾经验公式微重力
- 甲烷-乙烷混合推进剂深度过冷技术的实验研究
- 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
- 低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述被引量：26
- 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
- 微弱漏气对液氢管道插拔式法兰漏热的影响被引量：1
- 2014年
- 针对低温液体输送管道中法兰是最主要漏热源的问题,提出在法兰间隙中产生一定泄漏流量来降低低温插拔式法兰漏热量的设想,通过采用计算流体力学技术建立了三维稳态模型并对模型进行了验证。结果表明,随着泄漏流量的增大,插拔式法兰漏热量和泄漏工质出口温度降低。对于泄漏间隙在0.8~1.2mm之间的法兰,当泄漏流量小于10-5 kg/s时,增大泄漏流量会引起漏热量急剧下降;当泄漏流量大于10-5 kg/s时,泄漏流量上升会导致泄漏工质出口温度急剧降低,且通过增加法兰长度对减少法兰漏热量无作用。所以,合理控制泄漏流量可以降低低温插拔法兰的漏热损失。
- 赵志翔厉彦忠王磊刘展
- 关键词：泄漏量
- 含固氧颗粒的液氢传输管路中静电积聚仿真研究
- 2024年
- 为探究含固态氧颗粒的液氢管道传输中静电积聚规律,基于COMSOL Multiphysics软件,开展了液氢-固氧体系荷电规律仿真预示。采用拉格朗日颗粒轨道法与计算流体动力学分别描述连续液氢流与离散固氧颗粒的运动,采用Materials Studio软件计算获得固氧电学性质,并通过电容器法描述固氧颗粒碰撞起电规律,实现固液两相流与静电场的耦合求解。仿真结果发现,当液氢流速为10 m·s^(-1),固氧颗粒粒径为1000μm时,固氧颗粒比电荷达10μC·kg^(-1),颗粒饱和电量约为84 pC,两相流电荷密度为2.84×10^(-4)C·m^(-3),较纯液氢流静电大8个量级。随着颗粒-壁面碰撞次数增多,颗粒荷电量趋于饱和。管流参数对荷电规律影响显著,颗粒比电荷随颗粒质量流量增加略有降低,随管长增加和管径减小而增大,随液氢流速增加呈现先减小后增大的趋势,即存在极小值。颗粒物性也会对荷电量产生影响,颗粒比电荷随粒径增大存在极小值和极大值,颗粒杨氏模量、电阻率、密度等也对荷电规律具有一定影响。研究工作可为液氢传输系统设计与安全防护提供理论支撑。
- 田雪皓刘柏文王磊马原厉彦忠雷刚陈强
- 关键词：液氢
