微重力下非绝热涨落实验表征
流体动力学
2024-10-11 v2
摘要
液体推进剂的涨落现象在航天器任务安全性和性能方面具有显著影响，由于在储罐内产生不确定的质心位移和大幅压力波动，这源于由于热量和质量传递的增加。该研究作为NT-SPARGE（Non-isoThermal Sloshing PARabolic FliGht Experiment）项目的一部分，提供了关于部分填充的直立圆柱形储罐在微重力条件下进行非绝热涨落的详细实验调查。通过在第83次欧洲空间 agency（ESA）抛物飞行中进行重力减小的步骤操作来诱发涨落，导致自由液面在惯性主导条件下发生混乱的重新取向。为研究热量和质量传递对涨落动力学的影响, 同时考察了两个相同测试单元, 使用代表性流体HFE-7000进行单组分实验。一个单元维持绝热条件, 而另一个单元则开始于初始热力学分层条件。获取了两组单元的流动可视化、压力和温度测量数据。结果表明, 热力学混合对液体动力学具有显著影响, 并伴随由去分层产生的显著压力和温度波动。所收集的全面实验数据为验证用于微重力非绝热涨落的数值模拟和简化模型提供了独特的机会, 从而为改进 cryogenic fluid management technologies 做出了贡献。
引用
@article{arxiv.2410.06590,
title = {Experimental Characterization of Non-Isothermal Sloshing in Microgravity},
author = {Francisco Monteiro and Pedro Marques and Alessia Simonini and Louis Carbonnelle and Miguel Alfonso Mendez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.06590},
year = {2024}
}