马原
- 作品数：30 被引量：106H指数：7
- 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中国博士后科学基金更多>>
- 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理学更多>>
- 低温流体微重力池沸腾气泡脱落特性研究被引量：5
- 2018年
- 研究微重力下的气泡动力学行为及其脱落特性是揭示微重力下流体沸腾换热机理的基础,而气泡处于空间复合弱力环境下,表现出不同于常规的特殊现象。以微重力下平板加热面上氢沸腾气泡为对象,展开了受力分析,考虑到Marangoni效应的影响,构建了受力平衡模型,进一步计算并分析了不同重力、压力、流体过冷度、壁面过热度下的气泡脱落直径。研究结果表明,当重力降低至某一临界值后,沸腾气泡存在3个不同尺度的脱落直径,且重力水平越低,气泡最大脱落尺寸越大,直径最大可达几十厘米。在常重力下,沸腾气泡仅存在0.01~0.1mm量级的脱落直径,压力对常重力与微重力下气泡脱落直径的影响差异显著,随着压力的升高,常重力气泡脱落直径不断减小,而微重力下最大气泡脱落直径有所增大;在微重力下,流体温度越低则过冷度越大,因此气泡最大脱落直径也越大,液氢过冷度每提高1K,最大气泡脱落直径增大约10%。当重力一定时,存在临界壁面过热度,且只有当壁面过热度超过该临界值时,沸腾气泡才会存在3个脱落直径。当压力越高、流体温度越低时,该临界过热度越小。
- 马原孙培杰李鹏王磊厉彦忠
- 关键词：微重力
- 微重力环境低温流体无排气加注过程数值研究被引量：6
- 2017年
- 针对加注系统受注贮箱,采用CFD方法就液氮贮箱无排气加注过程开展数值仿真,对比了不同重力水平下的无排气加注性能,分析了加注口结构、壁面初始温度、加注流体温度和加注流量等因素对微重力无排气加注性能的影响规律。所构建的二维轴对称模型将流体区与固壁区一起作为求解区域并划分网格,并通过植入用户自定义程序(UDF)计算加注口液体闪蒸过程及气液之间的热质交换。经过实验数据验证,该模型能够合理展示箱内温度场分布和相分布情况,并获得贮箱压力等参数变化信息。数值计算结果表明:(1)加注条件相同时,微重力工况较常重力工况体现出更好的无排气加注性能。(2)微重力条件下,无排气加注性能几乎不受加注口结构的影响,壁面初始温度和加注流体温度越高,贮箱压力越高,加注流量仅对加注时间有显著影响。
- 马原王磊孙培杰李鹏厉彦忠
- 关键词：微重力液氮
- 低温流体大空间膜态沸腾换热预测被引量：1
- 2016年
- 为了预测低温流体膜态池沸腾换热特性,研究了文献中涉及低温流体膜态池沸腾换热的实验数据,并根据加热面结构对数据进行了分类整理。以此为基础,与3种典型膜态沸腾换热模型(Bormley模型、Frederking模型和Breen&Westwater模型)的预测结果进行了对比分析,探讨了现有模型在预测不同结构加热面低温流体沸腾换热时的适用性与精度,实现了低温流体膜态沸腾换热的准确预测。研究发现,对于低温系统预冷过程,在分析膜态沸腾传热时可不考虑辐射热的影响,但必须考虑加热面结构的影响。对于水平管与球形加热面,可分别选用Bromley公式与Frederking公式预测沸腾传热系数;对于平板与丝状结构表面,分别修正了Frederking公式与Breen&Westwater公式,修正后两模型预测误差均小于15%。研究内容为低温换热系统的设计及运行提供了可靠的理论支持。
- 王磊谢福寿朱康马原厉彦忠
- 关键词：低温流体膜态沸腾经验公式运载火箭传热
- 增压速率对多孔金属筛网泡破压力影响的实验研究被引量：5
- 2021年
- 为研究筛网通道式液体获取装置的气液分离性能,搭建了可视化筛网泡破压力测试系统。以异丙醇为工质,对3种编织密度(100×800、200×600和200×1400)的荷兰斜纹筛网(DTW)的泡破压力进行实验测试,对比分析了气体增压速率对筛网泡破压力的影响规律,并获得了3种筛网样本的有效微孔直径参数。结果表明:增压速率较低时,泡破压力随增压速率呈现出良好的线性递减趋势,通过数据线性拟合,得到了3种筛网样本在异丙醇流体中的静态泡破压力分别约为1847.2、2047.2、3371.0 Pa;随着增压速率的升高,筛网泡破强度不断增大,从局部小气泡溢出逐渐转变为大面积剧烈泡破;筛网样本DTW 100×800、200×600和200×1400的有效微孔直径分别约为47.88、43.20和26.24μm,随着筛网编织密度的增加,筛网有效微孔直径逐渐减小,泡破压力逐渐增大,体现出更强的气体阻隔能力。
- 马原孙靖阳厉彦忠汪彬李杨
- 关键词：气液分离
- 低温推进剂空间管理技术研究进展与展望被引量：9
- 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
- 液氢贮箱微重力喷射降压特性数值模拟研究被引量：5
- 2018年
- 为研究在轨环境下,热力学排气系统对低温推进剂贮箱的控压性能,采用CFD方法对微重力条件下液氢贮箱内过冷液体喷射过程开展数值模拟研究,对比计算不同喷射区域、喷射流量、喷射速度等因素对箱内物理场分布与压力变化的影响。计算结果表明,低流量流速下,气相区喷射流体无法形成射流,将在喷口处堆积成液团并逐渐积累,降压效果较弱;而液相区喷射几乎没有降压效果。随着流量流速增大,喷射降压效果均有提升。低流量时,气-液相区喷射可以认为是气、液相区单独喷射的叠加,随着流量流速增大,射流对于气、液相区扰动具有交互影响,不再具有叠加性。整体来看,气-液相区喷射降压性能优于单独区域喷射,液相区喷射降压效果最弱。
- 马原孙培杰李鹏厉彦忠王磊
- 关键词：微重力
- 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
- 燃气发生器内气体吹除过程压降特性实验研究被引量：2
- 2023年
- 为了提高运载火箭变推力调节过程中气体吹除乳化技术的成熟度,使液体燃料在低流量条件下流经喷注器时能够保持足够高的压降水平,并实现充分雾化,通过实验手段,以水和氮气为工质,针对某型号燃料头腔开展了单相液及气液两相对比实验,定量分析气体吹除乳化过程对压降水平的提升效果,基于泊金汉定理提出了一种可描述高速气液两相流混合乳化过程压降特性的数学模型。研究结果表明:气体吹入可显著提高燃料流经燃气发生器产生的压降;单相流动时,压降最高产生于阀芯处,且压降随液体流量的升高呈指数形式,而两相流动的最大压降产生于乳化混合段,且液体流量一定时,压降与气体流量呈现线性规律。通过定义无量纲参数乳化数E表征气体吹除乳化过程气液两相撞击时的动量交换强度,所建立的压降模型计算结果与实验数据的平均误差为4.38%,能够较为准确地预测气体吹除乳化过程的两相压降特性。
- 孙靖阳马原张淼王飞厉彦忠
- 关键词：燃气发生器气液两相流
- 航天低温推进剂在轨加注方案与关键技术研究
- 加注技术是提高航天器经济效益、延长航天器飞行时间和拓展更远距离深空探测的重要手段.通过文献调研与对比分析,介绍了国内外在轨加注技术的研究现状,梳理了实现低温推进剂在轨加注的关键技术与挑战,提出了我国开展相关研究的思路与方...
- 马原厉彦忠王磊朱康徐孟健
- 关键词：航天器低温推进剂气液分离
- 多层材料/气冷屏传热二维模型与绝热性能被引量：1
- 2024年
- 为更加准确地指导低温贮箱多层绝热(VD-MLI)/气冷屏(VCS)复合绝热结构的设计,建立了VD-MLI/VCS二维模型.考虑了VCS内蒸气升温对绝热性能空间分布的影响,并就传统一维模型和新建二维模型的预测能力与复合绝热结构的传热规律开展了对比分析.结果显示:VCS布置于VD-MLI第16层时漏热热流最小,为0.11 W/m^(2),最小漏热处一维模型对贮箱漏热量产生9%的低估;沿氢气流动方向贮箱漏热热流从0.02 W/m^(2)升高至0.23 W/m^(2),VCS冷却效果逐渐减弱.VD-MLI/VCS绝热结构的温度场随VCS的位置改变呈现不同形式的二维分布,造成贮箱各处绝热性能不一致,建议在VD-MLI总厚度的26.7%~68.3%内布置VCS.
- 黄奕宁王磊马原厉彦忠
- 关键词：低温贮箱绝热性能
