摘要
宇宙探査機の深宇宙探査ミッションにおいて、低温推進剤貯蔵タンク内の流体は複雑な変加重環境にさらされることが多く、その過程で気液界面が激しく変化し、強い相変化熱伝達および熱力学状態の変化応答が引き起こされる。本論文では落塔実験に基づき、液体酸素再配置実験システムを構築し、微小重力転換過程における気液界面の形態、気相温度および圧力の動的変化を観測・記録した。結果は、通常重力から微小重力への落下段階において、液体酸素の三相接触線が貯蔵タンク壁面に沿って上昇し、初回の後退時に壁面に残留液層が形成されることを示した。接触線の上昇により気液界面積が増加し、その結果界面付近の液体酸素が持続的に蒸発し、残留液層の影響により加圧速度が上昇した。界面から15.2mm離れた位置の温度変化は、固体壁からの熱伝達だけでなく、界面振動による低温気体流の干渉も受け、2.5秒間の再配置過程においてこの測定点の温度上昇量は他の二つの温度センサーよりも低かった。本研究は低温推進剤の軌道内管理装置の設計および再配置シミュレーションモデルの検証に重要な実験的根拠を提供する。
关键词
液体酸素;落塔実験;微小重力;界面