力学所在管内液体闪蒸两相流动与传热研究中取得进展

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空间高真空环境中航天器的主动排液或液体意外泄漏，往往会因系统快速失压引起液体过热闪蒸，形成复杂的气液两相流动与传热现象。针对管内液体闪蒸两相流动与传热基本规律的研究，对提升航天活动的可控性和安全性具有重要意义，有助于人类探索空间极端环境中的相变传热规律、支撑对空间环境资源的有效开发和利用。 

近日，中国科学院力学研究所微重力重点实验室多相流与燃烧课题组在管内液体闪蒸界面传播规律研究中取得系列进展。研究针对航天应用中常见的小管径、中低过热度条件下实验数据匮乏的问题，精心设计并开展了系统性的实验观测，获得了关于管内液体闪蒸现象发生及闪蒸界面持续传播的临界条件、闪蒸界面传播的间歇性及其传播速度等数据，发现了管径和重力对管内液体闪蒸界面传播过程存在明显影响，构建了闪蒸界面持续传播准则和表观传播速度模型。进一步，研究提出了考虑管径效应的液体闪蒸现象二维数值模型，其中，采用平直界面假设简化了对真实的多尺度闪蒸界面的描述，并基于气相Weber数构建了闪蒸界面微观形态与液体过热度间的代数关联模型，有效弥补了平直界面假设中闪蒸界面局部粗糙度信息，显著提升了对中低过热度、小管径条件下的闪蒸界面传播现象的预测能力。 

相关研究成果在线发表在Experimental Thermal and Fluid Science和《力学学报》上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院前沿科学重点研究计划等的支持。 

论文链接：1、2

图1. 不同初始温度下的闪蒸界面形态

图2. 闪蒸界面传播过程的持续条件