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氦布雷顿液氢制冷机热物理性能的分析 预览
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作者 孙尔雁 赵智 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期66-70,共5页
由于漏热或其它特殊工艺需要对液氢加热,研究了液氢漏热补偿式氦布雷顿制冷机的FOM。所采用的工艺计算程序是用MATLAB开发的,氦气、氢气以及氮气的热物理性能是由NIST标准数据库提供的。得出一系列的结论那就是用来补偿换热器漏热损失... 由于漏热或其它特殊工艺需要对液氢加热,研究了液氢漏热补偿式氦布雷顿制冷机的FOM。所采用的工艺计算程序是用MATLAB开发的,氦气、氢气以及氮气的热物理性能是由NIST标准数据库提供的。得出一系列的结论那就是用来补偿换热器漏热损失的液氮对于提高制冷机的FOM是有限的;压缩机输入功和液氮冷NFDA2是获得液氢冷NFDA2(即液氢的最小功,13.9 kW)所必须的总投入成本;液氮预冷本质上只是提升换热器的效率,而换热器效率以及膨胀机和压缩机的绝热效率的提升又会降低膨胀机的出口温度;冷却水AC的NFDA2损失是随着压缩机输入功的增加而增加的。 展开更多
关键词 氦布雷顿制冷机 FOM 绝热效率 液氢
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氢仲-正转化释冷方案及冷量空间利用潜能分析 预览
2
作者 王磊 叶世轩 +2 位作者 厉彦忠 严天 薛良江 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期109-117,共9页
调研了氢仲-正转化释冷能力及研究现状,介绍了绝热、连续、等温三种转化方式的释冷潜能与工作特征。针对氢空间长期安全贮存,按照转化器布置位置与转化方式,提出四种冷量空间利用方案。研究发现:氢绝热转化在150 K时释冷量最大,为391 k ... 调研了氢仲-正转化释冷能力及研究现状,介绍了绝热、连续、等温三种转化方式的释冷潜能与工作特征。针对氢空间长期安全贮存,按照转化器布置位置与转化方式,提出四种冷量空间利用方案。研究发现:氢绝热转化在150 K时释冷量最大,为391 k J/kg;等温转化在110 K时释冷量最大,为394 k J/kg;连续转化在出口温度大于200 K后,释冷量稳定在491 k J/kg。所提四种方案中,由于空间排气温度偏低,造成氢仲-正转化潜能无法充分释放,对贮箱绝热性能提升有限。相较于一次绝热转化,在蒸气冷却盘管内连续转化可较充分利用转化冷能,在氢的空间贮存应优先考虑。 展开更多
关键词 液氢 在轨贮存 蒸发量控制 氢仲-正转化
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氦气鼓泡法获取液氢过冷度的传热传质研究
3
作者 谢福寿 邱一男 +2 位作者 雷刚 王天祥 厉彦忠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期851-857,共7页
为了更好地理解氦气鼓泡获取液氢过冷度的冷却行为,优化设计冷却系统,基于集总参数法,建立了氦气鼓泡冷却系统的热力学模型,考虑了气泡界面能和压力对系统冷却效果的影响,分析了氦气注入液氢内时瞬时传热传质过程,讨论了各个影响因素。... 为了更好地理解氦气鼓泡获取液氢过冷度的冷却行为,优化设计冷却系统,基于集总参数法,建立了氦气鼓泡冷却系统的热力学模型,考虑了气泡界面能和压力对系统冷却效果的影响,分析了氦气注入液氢内时瞬时传热传质过程,讨论了各个影响因素。与液氢试验数据对比,热力学模型的计算值与实验值吻合良好,表明该模型可精确预测氦气鼓泡冷却液氢的热力学过程。研究了相关因素对过冷度的影响,结果表明:采用氦气鼓泡方法可将液氢过冷至三相点处;在额定工况下,氦气消耗量基本上是液氢消耗量的7倍;增加氦气鼓泡速率、降低氦气鼓泡温度、减少环境热侵、减小贮箱气枕压力,均可有效改善液氢过冷度。 展开更多
关键词 氦气鼓泡 液氢 制冷 过冷度 传热传质
液氢泄放状态对连续泄漏扩散安全性影响研究 预览
4
作者 唐鑫 邵翔宇 +2 位作者 雷刚 陈强 蒲亮 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期14-20,53共8页
针对低温液氢在生产、储存、运输过程中可能发生从管道泄漏的问题,开展了数值模拟研究。以英国健康与安全实验室(HSL)的液氢连续泄漏实验为验证模型,采用Mixture两相流模型,对比研究了低温液氢不同泄放状态(泄漏流量和泄漏高度)对周围... 针对低温液氢在生产、储存、运输过程中可能发生从管道泄漏的问题,开展了数值模拟研究。以英国健康与安全实验室(HSL)的液氢连续泄漏实验为验证模型,采用Mixture两相流模型,对比研究了低温液氢不同泄放状态(泄漏流量和泄漏高度)对周围环境燃爆和低温伤害范围的影响,分析了可燃云团与低温云团在不同泄放状态下的扩散范围及形态,结果表明,在泄漏一段时间后,流场达到准稳态,场内参数基本维持不变;泄漏流量越大,可燃云团和低温云团在下风向运动距离越远,表面积越大;泄漏高度对云团的换热方式和扩散形态有很大影响,当泄漏源高于地面时,在近场云团以气液两相流向地面沉降,在远场,云团密度逐渐低于环境空气密度,表现为轻气扩散。 展开更多
关键词 液氢 蒸发 扩散 两相流 数值模拟 安全
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低温液氢储存的现状及存在问题
5
作者 郭志钒 巨永林 《低温与超导》 CAS 北大核心 2019年第6期21-29,共9页
储氢是氢能发展中的一个重要方面。低温液化储氢由于其储氢密度大、能量密度高等特点,具有很大的优势。首先分析了三种主流储氢方式的优缺点与发展现状,并针对低温液态储氢技术进一步展开,从被动绝热与主动绝热两个方面介绍了当前已广... 储氢是氢能发展中的一个重要方面。低温液化储氢由于其储氢密度大、能量密度高等特点,具有很大的优势。首先分析了三种主流储氢方式的优缺点与发展现状,并针对低温液态储氢技术进一步展开,从被动绝热与主动绝热两个方面介绍了当前已广泛应用,以及新发展的绝热技术,指出其各自不足与未来的发展方向。另外还从低温容器设计的角度,对低温液氢容器的结构设计、选材以及安全性保障等方面进行了描述。 展开更多
关键词 储氢 液氢 绝热技术 储罐设计
空间变过载下液氢输送管内气泡动力学特性仿真研究 预览
6
作者 王磊 李江道 +3 位作者 耑锐 王娇娇 严天 厉彦忠 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第3期286-292,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 液氢 重定位 气液两相流 微重力 气泡动力学
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密闭容器漏热液氢饱和过程分析 预览
7
作者 梁怀喜 韩战秀 李清 《火箭推进》 CAS 2018年第3期49-53,61共6页
结合在氢氧火箭发动机及箭体组件试验过程中遇到实际情况,提出了液氢介质在密闭容器内饱和过程状态变化的问题,该问题的分析结果可以用于试验过程的安全评估。首先利用质量和能量守恒方程,对密闭容器内氢介质的饱和状态过程建立了数学模... 结合在氢氧火箭发动机及箭体组件试验过程中遇到实际情况,提出了液氢介质在密闭容器内饱和过程状态变化的问题,该问题的分析结果可以用于试验过程的安全评估。首先利用质量和能量守恒方程,对密闭容器内氢介质的饱和状态过程建立了数学模型;根据模型的数学解析结果对饱和过程进行了定性分析,提出了临界充满率的概念,发现了饱和状态过程可以分成完全汽化、完全液化、中间饱和平衡等不同的过程。然后结合一个典型的液氢试验的工程实例,利用数学模型对饱和过程的状态参数进行了计算,计算结果与定性分析非常吻合。最后总结了密闭容器内液氢的饱和状态过程的规律,指出液氢充满率低时液氢可以完全汽化、充满率高时液氢可以膨胀至完全充满;同时指出,对于试验导管90%的充满率下,液氢将膨胀并充满试验腔,容易出现超压破坏风险。 展开更多
关键词 氢氧火箭发动机 密闭容器 液氢 饱和过程分析
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液氢绕回转体非定常空化的流动特性
8
作者 王永康 张敏弟 +1 位作者 陈泰然 黄彪 《航空动力学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1845-1854,共10页
为研究航空发动机内部低温燃料的非定常空化流动特性,采用大涡模拟(LES)对液氢绕回转体的非定常流动特性进行了分析。通过与实验结果的对比可知,所采用的数值计算方法能够有效地模拟液氢绕回转体流动的非定常过程。讨论了空化演化过... 为研究航空发动机内部低温燃料的非定常空化流动特性,采用大涡模拟(LES)对液氢绕回转体的非定常流动特性进行了分析。通过与实验结果的对比可知,所采用的数值计算方法能够有效地模拟液氢绕回转体流动的非定常过程。讨论了空化演化过程和旋涡动力特性,研究结果表明:空化的非定常演变过程大致可以分为3个阶段:附着空穴生长阶段、大尺度空泡发展阶段和小尺度空泡发展阶段,且反向射流是造成空穴不稳定及脱落的主要原因;探讨了空化与旋涡之间的交互作用,明确了空穴前端和尾端处的涡量源于旋涡伸长项,空穴内部涡量源于旋涡扩张项,空穴交界面、反向射流头部区域涡量源于斜压扭矩项。 展开更多
关键词 液氢 回转体 非定常空化 旋涡 大涡模拟(LES)
氦循环制冷液氢生产工艺及其运行稳定性分析 预览
9
作者 陈泽玮 《化工管理》 2018年第8期178-179,181共3页
目前,世界上液氢生产工艺按制冷方式来划分,主要分为:节流制冷,氢循环制冷,氦循环制冷三种,其中氦循环制冷工艺被公认为是效率相对高、安全可靠性最强的一种。氦循环制冷液氢生产工艺是在辅助单元如真空系统、预冷系统、电力自控系统... 目前,世界上液氢生产工艺按制冷方式来划分,主要分为:节流制冷,氢循环制冷,氦循环制冷三种,其中氦循环制冷工艺被公认为是效率相对高、安全可靠性最强的一种。氦循环制冷液氢生产工艺是在辅助单元如真空系统、预冷系统、电力自控系统等的协助下,利用氦气作为冷载体,经过升压、除油、预冷、除杂、膨胀制冷、冷传递、返回压缩的循环,将冷量通过换热器隔层逐级传递给氢气,使其降温至液化的一门技术。当今,能自主研发制造液氢生产装置的国家有德国、法国、美国、日本等,本文以法国法液空公司研发的1.5m3/h液氢生产装置为例,重点对生产工艺及其运行稳定性进行分析。 展开更多
关键词 氦循环制冷 液氢 生产工艺 运行稳定性
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火箭发射场液氢泄漏扩散特征CFD模拟分析 预览
10
作者 陈慧 陈威 申双林 《低温工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期24-29,共6页
通过CFD软件并结合自定义函数(UDF)功能对不同工况下的液氢泄漏扩散过程进行模拟并进行分析,不同的泄漏压力、泄漏孔位置、外部来流风向对液氢泄漏扩散具有重要的影响。分析数值模拟结果表明:随着压力的增加,液氢低温危害区以及氢气... 通过CFD软件并结合自定义函数(UDF)功能对不同工况下的液氢泄漏扩散过程进行模拟并进行分析,不同的泄漏压力、泄漏孔位置、外部来流风向对液氢泄漏扩散具有重要的影响。分析数值模拟结果表明:随着压力的增加,液氢低温危害区以及氢气可燃区面积增大;泄漏口距离地面越近,整个氢气浓度分布的可燃区面积增大;上部吹风有利于氢气的稀释进而减少泄漏危害性。 展开更多
关键词 液氢 泄漏扩散 推进剂 CFD
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液氢密度调节系统实验研究 预览
11
作者 赵康 杨国平 +2 位作者 申娟 张震 陈静 《低温工程》 CSCD 北大核心 2018年第2期45-50,共6页
建立了一套液氢密度调节装置,并进行了多次低温试验,验证了该装置能够使得液氢密度在50—80 kg/m~3范围变化,具备精确调节液氢密度的能力;并对试验过程中的液氢温度、压力等数据进行了分析,获得了该调节装置和测量系统的不确定度;试验... 建立了一套液氢密度调节装置,并进行了多次低温试验,验证了该装置能够使得液氢密度在50—80 kg/m~3范围变化,具备精确调节液氢密度的能力;并对试验过程中的液氢温度、压力等数据进行了分析,获得了该调节装置和测量系统的不确定度;试验结果表明采用液氢过冷和增压相结合的方式可以对液氢密度进行准确控制,为电容式密度传感器的校准提供所需密度环境,突破了传统的常压单一密度点校准。 展开更多
关键词 液氢 密度 调节 实验
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液氢泄漏事故中氢气可燃云团的扩散规律研究 预览
12
作者 邵翔宇 蒲亮 +2 位作者 雷刚 李强 厉彦忠 《西安交通大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期102-108,共7页
针对液氢生产、储存、运输过程中发生瞬时大流量泄漏的问题,对美国国家航空航天局进行的液氢泄放实验进行了数值模拟。采用非均相的混合模型,考虑气液相间速度滑移,对氢气、空气云团内部浓度、温度、密度等物理量的动态变化规律,以及可... 针对液氢生产、储存、运输过程中发生瞬时大流量泄漏的问题,对美国国家航空航天局进行的液氢泄放实验进行了数值模拟。采用非均相的混合模型,考虑气液相间速度滑移,对氢气、空气云团内部浓度、温度、密度等物理量的动态变化规律,以及可燃云团在竖直方向的扩散范围进行研究,揭示了可燃云团在开放空间的动态扩散行为,其扩散行为分为重气扩散、浮升扩散和被动扩散3个阶段。浮升扩散阶段为可燃云团扩散的最主要阶段,发生在停止泄放后大约8 s的很短时间内,氢气浓度急剧下降,云团快速脱离地表并升高至约30 m,在被动扩散阶段可燃云团扩散最慢,却占据大部分时间,即大约60 s的时间,此阶段可燃云团维持在约40 m的高空并且随风飘移。在风速较低的工况下,温差导致的低温氢气与空气的局部湍流相混合,是可燃云团扩散的主要动力。 展开更多
关键词 液氢 泄漏 可燃云团 扩散行为 开放空间
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液氢贮罐复温过程的非稳态数值研究 预览
13
作者 陈强 陈虹 +2 位作者 刘岩云 李苏疆 贾宏亮 《低温工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期14-19,31共7页
利用计算流体动力学技术对卧式液氢贮罐的复温过程进行了非稳态数值研究,得到了不同充气时刻的贮罐温度和速度分布,分析了罐内气体和壁面的温度变化过程。研究结果表明,在充气35s后,罐内氢气平均温度由120K上升至224K,总温升为104K。贮... 利用计算流体动力学技术对卧式液氢贮罐的复温过程进行了非稳态数值研究,得到了不同充气时刻的贮罐温度和速度分布,分析了罐内气体和壁面的温度变化过程。研究结果表明,在充气35s后,罐内氢气平均温度由120K上升至224K,总温升为104K。贮罐内部远离入口的远端封头附近氢气温度为220K,而在近端封头部位则积聚较多的低温氢气,其温度变化范围为130K-200K,这些残余的低温氢气在静置过程中将促使贮罐的监测温度降低。整个充气过程中绝热层除开靠近金属壁面处有一定的温升,其它区域并没有明显的温度改变。 展开更多
关键词 液氢 贮罐 复温
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振动对水平管内液氢两相流影响的数值模拟
14
作者 陈虹 郑尧 +3 位作者 常华伟 陈建业 商燕 舒水明 《低温与超导》 北大核心 2018年第5期8-12,共5页
液氢加注过程中,管路的振动会影响液氢加注的安全性与效率。为了研究低温管路振动对液氢加注过程的影响,从而使得加注过程快速安全进行,建立了液氢管路的三维模型,采用流体体积函数(VOF)耦合水平集(Level-Set)方法,针对不同管路振... 液氢加注过程中,管路的振动会影响液氢加注的安全性与效率。为了研究低温管路振动对液氢加注过程的影响,从而使得加注过程快速安全进行,建立了液氢管路的三维模型,采用流体体积函数(VOF)耦合水平集(Level-Set)方法,针对不同管路振动频率及振幅条件,模拟并分析了管内液氢两相流的流动及传热特性。研究结果表明,管路振动在频率和振幅较大时增强了液氢与管路之间的换热,使得管内气泡增多;管内的压降随着振幅频率的增加而增大,管路的振动破坏了管内液氢气液两相流的稳定边界,并且促进了气泡的分离与聚合,进而影响了低温输运管路的稳定性。通过数值模拟为液氢的加注提供了理论指导。 展开更多
关键词 液氢 管路振动 流动传热 压降 数值模拟
氢能利用一体化系统设计 预览
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作者 刘平 苏枫 《科技视界》 2018年第14期29-30,共2页
液氢生产、输送、储存和安全使用方面一直是氢能源广泛利用中的难题。根据液氢的特点以及现有的技术条件,结合液氢生产和使用的经验,提出了从生产到最终使用的氢能利用一体化系统的设计方案。
关键词 液氢 一体化 安全
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仰望长空“神龙”出没,捍卫国家空天尊严——谈“中学物理”知识助力大国神器
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作者 张圣军 廉志斌 《中学物理:初中版》 2018年第10期64-64,F0003共2页
“空天飞机”是一种能够自由地往返天地之间的高科技运输工具,它的设计、制造应用了很多基础物理知识,如流体压强与流速的关系、相互作用力、运动跟力的关系以及失重、能量转化、热值、材料特性、信息传递与电磁波等多个方面.
关键词 空天飞机 升力 合力 液氢
地面导热系数对液氢泄漏扩散影响的研究
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作者 刘元亮 魏健健 +2 位作者 雷刚 李亦健 金滔 《工程热物理学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1191-1196,共6页
地面导热系数是影响液氢泄漏扩散行为特征的重要因素之一。本文推导了地面导热热流密度和液池半径的理论计算公式;建立了基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε模型的CFD数学模型;开展了不同地面导热系数条件下,液氢泄漏后两相流动、... 地面导热系数是影响液氢泄漏扩散行为特征的重要因素之一。本文推导了地面导热热流密度和液池半径的理论计算公式;建立了基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε模型的CFD数学模型;开展了不同地面导热系数条件下,液氢泄漏后两相流动、气液相变和云团扩散数值计算。研究表明:热流密度和液池半径与地面导热系数紧密相关;地面导热系数对可燃氢气云团下风向方向的扩散范围影响不大,增加地面导热系数会促进氢气云团向上运动,并加速气云的扩散和稀释。 展开更多
关键词 液氢 导热系数 扩散 两相流
火箭动力试验液氢加注试验研究 预览
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作者 梁怀喜 王永超 +2 位作者 杨林 刘瑞敏 李清 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期93-98,共6页
为了研究运载火箭在靶场发射时液氢加注的流程和进箭参数,需要通过动力试验进行全面的试验考核。从原理上分析了影响液氢加注流量和温度的几个因素,同时对某动力台液氢加注系统设计参数和流程进行介绍;结合中国某型运载火箭芯一级和芯... 为了研究运载火箭在靶场发射时液氢加注的流程和进箭参数,需要通过动力试验进行全面的试验考核。从原理上分析了影响液氢加注流量和温度的几个因素,同时对某动力台液氢加注系统设计参数和流程进行介绍;结合中国某型运载火箭芯一级和芯二级模块两次动力试验,对液氢实际进箭过程中的流量变化、温度上升、进箭压力等参数进行详细分析。分析结果表明:液氢加注参数满足设计指标及动力试验要求,对某型运载火箭合练和首飞提供了技术参数和经验参考。 展开更多
关键词 运载火箭 动力试验 液氢 加注
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热力学效应对液氢非定常空化流动的影响
19
作者 王永康 张敏第 +1 位作者 陈泰然 黄彪 《航空动力学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期2866-2876,共11页
为研究热力学效应对低温流体非定常空化流动的影响,以液氢为研究对象,采用大涡模拟计算了热力学和等温条件下液氢绕回转体的非定常空化流动。计算结果表明:热力学效应延长了液氢的空化周期,增强了空化的非定常特性,抑制了空化的发展。... 为研究热力学效应对低温流体非定常空化流动的影响,以液氢为研究对象,采用大涡模拟计算了热力学和等温条件下液氢绕回转体的非定常空化流动。计算结果表明:热力学效应延长了液氢的空化周期,增强了空化的非定常特性,抑制了空化的发展。热力学条件下的空泡团内部包含更细、更小的气泡,呈现出多孔质特征,且使整个流域存在1.5K左右的温度波动。通过旋涡运动分析发现,热力学效应使旋涡结构由空穴交界面向空穴内部移动。基于涡量传输方程分析了热力学和等温条件下空穴和旋涡的交互作用,发现在热力学条件下,旋涡伸长项的作用位置主要位于空穴前端和尾端的交界面处,旋涡扩张项和斜压扭矩项主要位于空穴内部;在等温条件下,旋涡伸长项和旋涡扩张项主要位于空穴上方交界面处,斜压扭矩项主要位于空穴尾端。 展开更多
关键词 热力学效应 液氢 非定常空化 大涡模拟 旋涡
水平振动管内液氢流动沸腾压降的数值模拟 预览
20
作者 商燕 常华伟 +2 位作者 郑尧 陈建业 舒水明 《中南大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第9期2337-2343,共7页
在液氢加注系统中,管道振动会显著影响液氢加注效率,甚至会威胁到加注过程的安全性。为了避免这种现象,确保加注过程的安全的进行,建立加注管路的三维模型,采用数值仿真的方法,从不同入口速度、振幅、频率等方面,利用CFD软件模拟并分析... 在液氢加注系统中,管道振动会显著影响液氢加注效率,甚至会威胁到加注过程的安全性。为了避免这种现象,确保加注过程的安全的进行,建立加注管路的三维模型,采用数值仿真的方法,从不同入口速度、振幅、频率等方面,利用CFD软件模拟并分析振动对液氢管内流动沸腾压降的影响。利用快速傅里叶变换(FFT)分析方法,得到液氢管内流动沸腾压降波动与管道振动之间的关系。研究结果表明:对液氢在输运管内流动压降影响最大的是频率,而对压降波动影响最大的是入口速度。 展开更多
关键词 液氢 振动 压降 数值模拟 快速傅里叶变换
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