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中国微重力科学研究回顾与展望 被引量：8
1
作者 赵建福 王双峰 +9 位作者 刘强 何振辉 张伟 李凯 周泽兵 罗兴宏 苗建印 郑慧琼 康琦 蔡伟明 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期34-45,共12页
微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律,以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代,兴起于80年代中后期,经过多年发展,目前已初具规模,在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了... 微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律,以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代,兴起于80年代中后期,经过多年发展,目前已初具规模,在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了中国微重力科学研究的早期历程,评述了近年来中国微重力科学研究进展,特别是利用实践十号科学实验卫星、天宫二号空间实验室等空间平台开展的微重力科学与技术应用研究取得的最新成果,并对中国载人空间站时代微重力科学发展的前景予以瞻望,推动微重力科学与应用研究在中国的快速、可持续发展. 展开更多
关键词 微重力科学 基础研究 应用技术 中国研究活动
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孤立气泡生长过程的短时微重力落塔实验研究 被引量：2
2
作者 李晶 赵建福 +3 位作者 薛艳芳 魏进家 杜王芳 郭栋 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期544-549,共6页
利用中国科学院国家微重力实验室北京落塔提供的3.6 s微重力时间开展了短时微重力条件下的池沸腾实验研究,分析了微重力条件下孤立的单个气泡生长过程特征.实验中采用掺杂磷的N型光滑硅片作为加热面(加热片尺寸10 mm×10 mm×0.... 利用中国科学院国家微重力实验室北京落塔提供的3.6 s微重力时间开展了短时微重力条件下的池沸腾实验研究,分析了微重力条件下孤立的单个气泡生长过程特征.实验中采用掺杂磷的N型光滑硅片作为加热面(加热片尺寸10 mm×10 mm×0.5 mm),以含气率0.0046(气液摩尔分数比)的FC-72作为工质,利用恒流源对加热片通电加热.通过对实验观测到的单个气泡生长图像及相应传热数据分析可知,经典传热机制控制的气泡生长模型可以描述其早期特征.相关模型中经验参数的拟合结果在文献报道的数值范围内,表明重力对气泡生长早期影响较小,但较大的气泡尺寸可以提供更准确的数值结果. 展开更多
关键词 微重力 核态池沸腾 气泡动力学
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微重力下固体材料燃烧特性的地面实验模拟方法研究 被引量：3
3
作者 王双峰 肖原 《载人航天》 CSCD 2012年第4期70-74,共5页
在对水平窄通道内典型热薄固体材料的燃烧特性进行实验和数值模拟的基础上,分析了材料表面火焰传播、材料可燃极限与微重力实验结果的相似性,以及窄通道实验模拟微重力材料燃烧特性的机理。研究表明,在航天器舱内常见的低速气流条件下,... 在对水平窄通道内典型热薄固体材料的燃烧特性进行实验和数值模拟的基础上,分析了材料表面火焰传播、材料可燃极限与微重力实验结果的相似性,以及窄通道实验模拟微重力材料燃烧特性的机理。研究表明,在航天器舱内常见的低速气流条件下,高度为10mm～14mm的窄通道能较好地模拟微重力环境中材料表面火焰传播的特征,并复现材料的可燃极限曲线;窄通道内火焰诱导的浮力流动速度的最大值约为5cm/s,与常规实验通道(高度较大)相比,窄通道能够有效地限制自然对流,进而提供模拟微重力条件下材料燃烧特性的实验环境。 展开更多
关键词 火焰传播 微重力 固体材料 地面模拟 防火安全
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微重力效应对骨髓间充质干细胞增殖分化影响的研究进展 被引量：6
4
作者 毛新建 宋关斌 +1 位作者 罗庆 张晨 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期121-126,共6页
力学刺激对细胞的生长和功能起着重要调节作用。随着空间生命科学与空间生物技术的迅速发展,空间条件下细胞的生物学行为特征、规律及其相关分子机理逐渐成为空间生物学研究的热点和前沿。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal ste... 力学刺激对细胞的生长和功能起着重要调节作用。随着空间生命科学与空间生物技术的迅速发展,空间条件下细胞的生物学行为特征、规律及其相关分子机理逐渐成为空间生物学研究的热点和前沿。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,MSCs)是一种具有自我更新和多向分化潜能的多能干细胞,在组织修复中起重要作用,是临床细胞治疗的主要材料。近年来,人们利用空间模拟技术在细胞响应微重力环境的生物学特征研究方面取得了重要进展。本文介绍了目前常用的几种地基微重力效应模拟装置,结合相关研究成果对微重力作用下MSCs增殖、分化行为的改变及其相关的分子机理进行简要综述,为预防和治疗微重力相关疾病提供理论参考。 展开更多
关键词 微重力 间充质干细胞 细胞增殖 细胞分化 空间生物力学
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微重力下加热面尺寸对气泡动力学行为的影响 被引量：3
5
作者 齐宝金 魏进家 +1 位作者 王雪丽 赵建福 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期455-467,共13页
为揭示微重力环境下加热表面尺寸对气泡动力学行为的影响,通过对比实验研究了不同热流密度条件下两种尺寸芯片表面核态沸腾过程中气泡的动力学行为.结果表明,低热流密度时两种尺寸芯片表面均能维持典型的孤立气泡沸腾,气泡生长合并过程... 为揭示微重力环境下加热表面尺寸对气泡动力学行为的影响,通过对比实验研究了不同热流密度条件下两种尺寸芯片表面核态沸腾过程中气泡的动力学行为.结果表明,低热流密度时两种尺寸芯片表面均能维持典型的孤立气泡沸腾,气泡生长合并过程缓慢,仅大芯片表面气泡脱落,并且体积达到小芯片气泡的3.4倍.两芯片在中等热流密度下均呈稳定的核态沸腾,气泡生长合并加速、脱离频率升高.大芯片表面气泡脱离次数明显高于小芯片,脱离气泡产生的尾流效应减小了后续气泡的脱离直径,进而有效抑制了气泡底部干斑的形成.高热流密度时,小芯片处于膜态沸腾状态,沸腾换热显著恶化;而大芯片表面仍能维较持稳定的核态沸腾.因此,增大芯片尺寸能有效促进气泡脱离,提高临界热流密度.继续升高大芯片热流至临界热流密度之上,虽然进入膜态沸腾换热状态,但是气泡无法完全覆盖芯片表面且可缓慢滑移,从而缓和了芯片温度上升速率. 展开更多
关键词 芯片尺寸 微重力 临界热流密度 气泡动力学行为 池沸腾 传热
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胶体的聚集过程和胶体晶体的微重力研究 被引量：1
6
作者 徐升华 周宏伟 《力学与实践》 北大核心 2022年第6期1470-1475,共6页
本文结合日常生活和工业应用等方面的例子,介绍了与胶体聚集过程和胶体晶体等相关的复杂流体研究的科学意义和应用价值,分析了开展相关微重力研究的必要性,并介绍了国际上相关微重力研究内容,以及我国空间站即将开展的有关研究。
关键词 胶体 聚集 胶体晶体 微重力
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基于(类)器官芯片研究肝脏疾病的力学调控机制
7
作者 杜宇 李旺 +1 位作者 李宁 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期285-285,共1页
目的肝脏是人体的重要器官,具有合成、代谢、免疫等多种功能,其结构、细胞组成及力学微环境复杂。现有的肝脏体外模型,如二维培养和类器官,在复现多细胞组成、三维组织结构和力学微环境方面仍有诸多不足,限制了肝脏疾病的发病机理研究... 目的肝脏是人体的重要器官,具有合成、代谢、免疫等多种功能,其结构、细胞组成及力学微环境复杂。现有的肝脏体外模型,如二维培养和类器官,在复现多细胞组成、三维组织结构和力学微环境方面仍有诸多不足,限制了肝脏疾病的发病机理研究和治疗手段研发。方法为了解决目前体外模型难以复现多细胞、多组织界面的问题,本研究将器官芯片技术和类器官相结合:构建了复现肝血窦和狄氏间隙结构、整合了4种肝系细胞的肝血窦芯片;在天然基质材料中构建了三维管状的胆管芯片,并结合胆管类器官,发展了人源血管化胆管类器官芯片。结果三维肝血窦芯片高度还原了肝血窦几何结构、细胞组成和流体剪切力学微环境,揭示了多细胞互作和血流剪切调控肝脏功能稳态和免疫应答的新机制,并应用肝再生中力学调控机制的研究;胆管芯片高度还原了胆管的三维结构以及生理功能,阐释了流动剪切下胆管的损伤及保护机制;人源血管化胆管类器官芯片高度还原了三维组织界面、流体剪切与免疫响应,帮助阐释了胆汁淤积性肝病的发病机理。结论通过构建上述多种结构与力学可控的肝脏器官芯片,可在体外高度还原肝脏生理微环境,为深入认识力学因素影响肝脏生理病理功能的调控机制、寻找肝脏疾病的治疗新思路提供基础。 展开更多
关键词 类器官 组织界面 发病机理研究 体外模型 肝血窦 肝脏疾病 力学因素 免疫应答
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液滴真空闪蒸/冻结过程的热动力学研究 被引量：16
8
作者 赵凯璇 赵建福 +1 位作者 陈淑玲 杜王芳 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期57-62,共6页
建立了低压真空环境单液滴闪蒸/冻结过程的热、质传递模型,探索液滴在真空闪蒸/冻结过程中的热动力学规律和机理.对液滴真空闪蒸/冻结过程中的温度、尺寸变化进行了计算,分析了环境压力、环境温度、液滴初始半径与初始温度等因素对液滴... 建立了低压真空环境单液滴闪蒸/冻结过程的热、质传递模型,探索液滴在真空闪蒸/冻结过程中的热动力学规律和机理.对液滴真空闪蒸/冻结过程中的温度、尺寸变化进行了计算,分析了环境压力、环境温度、液滴初始半径与初始温度等因素对液滴闪蒸预冷时间、快速凝固后继续冻结时间和升华再冷最低温度的影响.结果表明,模型能够很好地描述液滴真空闪蒸/冻结过程的基本特征;环境压力控制着闪蒸/冻结过程的主要特征及终态温度,是主要控制因素;液滴初始温度主要影响闪蒸速率,而初始尺寸则主要影响预冷时间;环境温度的影响可以忽略. 展开更多
关键词 闪蒸 冻结 液滴
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微重力气液两相流动与池沸腾传热 被引量：8
9
作者 赵建福 彭超 李晶 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期460-470,共11页
综述了近年来中国科学院微重力重点实验室(国家微重力实验室)完成的一系列微重力气液两相流动与池沸腾传热方面的地基实验、飞行实验和理论研究等方面获得的主要成果.在微重力气液两相流动方面,提出了半理论Weber数模型用于预测微重力... 综述了近年来中国科学院微重力重点实验室(国家微重力实验室)完成的一系列微重力气液两相流动与池沸腾传热方面的地基实验、飞行实验和理论研究等方面获得的主要成果.在微重力气液两相流动方面,提出了半理论Weber数模型用于预测微重力条件下气液两相弹-环状流转换,并采用Monte Carlo方法,针对气泡初始尺寸对泡-弹状流转换的影响进行数值研究.通过俄罗斯"和平号"空间站与IL-76失重飞机实验,获得了微重力下的气液两相流型图,与此同时在地面利用小尺度毛细管模型模拟了微重力气液两相流动特征.实验测量了微重力气液两相流压降,并基于微重力流动特性建立了一个泡状流压降关联模型.在微重力池沸腾传热方面,利用我国返回式卫星完成了两次空间实验,其中,第22颗返回式卫星搭载铂丝表面R113池沸腾实验采用控制温度的稳态加热方式,而实践8号育种卫星搭载平面FC-72池沸腾实验则采用控制加热电压的准稳态加热方式.同时,还进行了地面常重力和落塔短时微重力条件下的对比实验研究.观察到丝状加热表面微重力时轻微的传热强化现象,而平板加热表面微重力核态池沸腾低热流时传热强化、高热流时传热恶化.微重力实验中观察到气泡脱落前存在横向运动现象,据此分析了气泡行为与传热之间关系,并提出了一个预测丝状加热表面气泡脱落直径的半理论模型.旨在对相关领域的进一步发展和空间两相流系统的应用提供数据及理论支持. 展开更多
关键词 微重力 两相流 流型 池沸腾 传热
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不同重力条件下管内冷凝现象研究进展 被引量：9
10
作者 赵建福 彭浩 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期702-710,共9页
本文对不同重力环境中水平管内冷凝气液两相流动与传热现象的研究现状进行了全面评介,重点关注于航天应用中的小管径、低流量和以氨为工质的情形,以及部分重力条件下冷凝现象中的重力效应.冷凝现象中管壁四周液膜的存在,导致水平管内冷... 本文对不同重力环境中水平管内冷凝气液两相流动与传热现象的研究现状进行了全面评介,重点关注于航天应用中的小管径、低流量和以氨为工质的情形,以及部分重力条件下冷凝现象中的重力效应.冷凝现象中管壁四周液膜的存在,导致水平管内冷凝气液两相流与沸腾或绝热气液两相流在构型上存在着明显的不同,表面张力的作用增大,向波状和分层流转换所对应的临界Bond数也随之增大,进而使小管径、低流量水平管内冷凝气液两相流动与传热现象中的重力效应减弱,甚至可以忽略不计.实验发现该情形中摩擦压降要小于基于常规气液两相流实验数据的经验关联式的预测结果,而更接近光滑环状流情形;对冷凝两相传热系数的预测,只有采用基于空隙率与界面剪切率相互耦合的模型,才能够给出较好的结果. 展开更多
关键词 微重力 管内冷凝 气液两相流 压降 传热系数
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二元工质Marangoni对流的实验研究与数值模拟 被引量：2
11
作者 朱志强 陈淑玲 +1 位作者 刘秋生 同少莉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期674-679,共6页
用实验和数值模拟方法研究了正值表面张力温度系数的二元醇类特殊水溶液Marangoni对流流动.首先通过实验测量确定正戊醇水溶液表面张力在特定的浓度分布和温度区间内具有明显随温度升高而增加的变化区域,然后利用特定浓度配比的正戊醇... 用实验和数值模拟方法研究了正值表面张力温度系数的二元醇类特殊水溶液Marangoni对流流动.首先通过实验测量确定正戊醇水溶液表面张力在特定的浓度分布和温度区间内具有明显随温度升高而增加的变化区域,然后利用特定浓度配比的正戊醇水溶液,采用PIV方法实验观测了矩形液池中二元工质液层在水平温差驱动下的Marangoni对流,发现了不同于常规的反向热毛细对流流动,测量的表面速度分布与相同工况的数值模拟结果进行了比较,发现二者变化趋势一致.实验观测和理论结果的比较进一步验证了表面张力温度系数为正值时二元工质液层的热毛细流动输运特性. 展开更多
关键词 二元混合工质 Marangoni对流 表面张力 PIV方法 数值模拟
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不同重力条件下单气泡池沸腾现象的数值研究 被引量：2
12
作者 赵建福 李震东 张良 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期537-543,共7页
对不同重力条件下常压饱和水中单气泡池沸腾现象的气泡生长过程及传热特性进行了数值模拟.采用简化的润滑流模型计算生长气泡底部微液膜的贡献,而其他宏观区域的气液两相介质则用连续界面模型统一处理.气液界面形状和加热面上接触线的... 对不同重力条件下常压饱和水中单气泡池沸腾现象的气泡生长过程及传热特性进行了数值模拟.采用简化的润滑流模型计算生长气泡底部微液膜的贡献,而其他宏观区域的气液两相介质则用连续界面模型统一处理.气液界面形状和加热面上接触线的运动分别采用Level Set方法和固定的表观接触角来近似刻画.计算结果表明,气泡生长过程中,当量直径近似与生长时间的1/3～1/2次方成正比,重力对相关趋势的影响不大,但强烈影响着气泡脱落直径和生长时间,其中脱落直径反比于重力的1/3次方,生长时间反比于重力的4/5次方.在固定的核化点数密度条件下,加热面平均热流密度近似与壁面过热度的3/2次方成正比,该趋势并不随重力的减弱而改变. 展开更多
关键词 单气泡池沸腾 脱落直径 生长时间 重力效应
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上中国空间站“烧开水”,揭示沸腾现象中的重力作用机理
13
作者 杜王芳 刘鹏 +6 位作者 赵建福 李响 乔志宏 叶芳 郭航 蒋文静 李志刚 《力学与实践》 北大核心 2022年第6期1462-1469,共8页
烧开水是一种常见的沸腾现象,平凡之中包含着深刻而复杂的科学奥秘,对沸腾传热规律的认识支撑了以蒸汽机为标志的第一次工业革命及后续诸多工业和工程应用。沸腾过程由于相变潜热的释放具有极大的热传递能力,特别有利于热控系统的轻量... 烧开水是一种常见的沸腾现象,平凡之中包含着深刻而复杂的科学奥秘,对沸腾传热规律的认识支撑了以蒸汽机为标志的第一次工业革命及后续诸多工业和工程应用。沸腾过程由于相变潜热的释放具有极大的热传递能力,特别有利于热控系统的轻量化设计,对航天相关技术的发展具有重要的应用价值。沸腾现象中气、液两相介质密度的巨大差异,导致在地面常重力环境中沸腾特征往往由重力主导。航天任务所遇到的不同重力环境,对沸腾过程中的重力效应及其变化规律的研究提出了迫切需求。变重力沸腾项目是中国空间站实验舱I首批科学实验任务之一,拟针对池沸腾传热与气泡热动力学行为的重力标度规律开展研究,即利用实验舱I变重力科学实验柜提供的长时间稳定的不同重力条件,研究沸腾过程中的气泡热动力学行为及传热特性,揭示重力对沸腾现象的影响机理,构建重力标度规律,深化对沸腾传热规律的认识,支撑人类对太空奥秘的不断探索。 展开更多
关键词 沸腾 重力效应 传热 气泡动力学 中国空间站
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基质硬度通过黏附蛋白调节胚胎干细胞的力学感知和分化命运
14
作者 张帆 郑璐 +4 位作者 武亿 丁奇寒 吕守芹 吕东媛 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期193-193,共1页
目的力学响应是理解基质硬度调节胚胎干细胞(ESCs)肝向分化的关键因素,研究分化初始阶段干细胞通过细胞黏附感知和力学信号传递尤为重要。本研究聚焦于不同硬度的基质条件细胞-细胞和细胞基质黏附对ESCs向定型内胚层(DE)分化的协同调控... 目的力学响应是理解基质硬度调节胚胎干细胞(ESCs)肝向分化的关键因素,研究分化初始阶段干细胞通过细胞黏附感知和力学信号传递尤为重要。本研究聚焦于不同硬度的基质条件细胞-细胞和细胞基质黏附对ESCs向定型内胚层(DE)分化的协同调控,并探究了细胞黏附蛋白和关键力信号转导通路。方法使用聚丙烯酰胺水凝胶制备3种不同硬度的基质,建立基于不同硬度的基质条件ESCs(H1细胞系)原位定向分化实验体系。利用牵引力显微镜、组学分析、Ch IPseq、q PCR、免疫荧光及Simple WES等方法,阐明不同硬度基质条件下ESCs向DE细胞分化的力学-生物耦合规律和机理。结果基质硬度是决定ESCs分化命运的关键。较硬基质上,ESCs的分化启动较快,DE细胞标志物表达随分化进度增加,其表达水平与基质硬度呈正相关;较高硬度促进了ESCs在克隆边缘的分化,位于克隆边缘的细胞比位于克隆内部的细胞高表达DE细胞标志物。不同硬度的基质上ESCs向DE细胞分化时,负责细胞-基质黏附的β1 integrin表达增加而细胞间E-cadherin表达减少,且呈现硬度依赖性。激活E-cadherin或阻断β1 integrin均可减少YAP入核使细胞的分化能力降低。结论基质硬度能够影响干细胞分化命运,硬基底更利于ESCs的DE向分化,该过程涉及细胞-细胞间及细胞-基质间黏附蛋白的相互作用进而调节胞内YAP的核移位。 展开更多
关键词 黏附蛋白 细胞标志物 聚丙烯酰胺水凝胶 细胞分化 胚胎干细胞 实验体系 细胞黏附 协同调控
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零重力条件下低温射流抑制大尺寸液氢储罐热分层的数值研究 被引量：4
15
作者 郭斌 赵建福 +1 位作者 李凯 胡文瑞 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1170-1182,共13页
液氢是一种常用的沸点低、易蒸发的空间低温推进剂.空间微重力环境中浮力对流被极大减弱,当推进剂储罐壁面存在局部漏热时,储罐内部气液两相流体系会出现环绕漏热源的热分层现象,引起局部过热沸腾,导致储罐内部压力急剧增大,危害系统结... 液氢是一种常用的沸点低、易蒸发的空间低温推进剂.空间微重力环境中浮力对流被极大减弱,当推进剂储罐壁面存在局部漏热时,储罐内部气液两相流体系会出现环绕漏热源的热分层现象,引起局部过热沸腾,导致储罐内部压力急剧增大,危害系统结构安全.利用低温射流抑制储罐热分层现象是一种有效手段.低温流体通过设置在储罐内部的射流喷嘴与储罐内部的流体混合,消减局部高温,实现温度的均匀化.采用全充满的二维大尺寸储罐模型,对零重力条件下液氢储罐内局部漏热引起的热分层现象开展了数值模拟,主要分析了位于靠近储罐底部的漏热带以及出口衔接段漏热带漏热形成的局部热分层现象的抑制和消除,并研究了不同低温射流条件对于消除零重力条件下液氢储罐内部热分层效果的影响.研究结果表明对于大尺寸储罐,当采用圆形射流喷嘴且低温射流条件相同时,射流喷嘴的位置对罐体内部热分层消除效果影响不是很明显.当射流喷嘴位于储罐内部同一相对位置且入射流量相同时,圆形射流喷嘴因出流方向更集中,罐内流场演变更快,消除热分层比半球形射流喷嘴更有效. 展开更多
关键词 零重力 低温推进剂 热分层 低温射流
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微重力条件下部分充液贮箱气液界面波动特性的数值模拟 被引量：3
16
作者 魏列 杜王芳 +1 位作者 赵建福 李凯 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1004-1011,I0003,共9页
微重力环境中部分充液贮箱内气液界面和气、液两相介质在残余重力或加速度干扰下的运动特征是先进空间流体管理技术的基础.本文针对空间贮箱常用构型和实际尺寸,基于邦德数相似准则设计了3个缩比模型,数值模拟了原型贮箱和缩比模型中加... 微重力环境中部分充液贮箱内气液界面和气、液两相介质在残余重力或加速度干扰下的运动特征是先进空间流体管理技术的基础.本文针对空间贮箱常用构型和实际尺寸,基于邦德数相似准则设计了3个缩比模型,数值模拟了原型贮箱和缩比模型中加速度变化引起的贮箱内气液两相流动及气液界面上界面波的传播.数值模拟结果验证了原型和模型间的运动相似性,发现在满足邦德数相似准则的前提下,系统还近似满足韦伯数相似准则,或等价地,近似满足弗劳德数相似准则.此外,数值模拟结果也表明原型和模型间的运动存在细微偏差,这主要源于黏性耗散作用的差异.由韦伯数相似准则可知,缩比加大,贮箱尺寸减小,重力突变后由表面张力释放出来的驱动力增强,相同韦伯数下流动速度增大,黏性耗散作用随之增强,本文的数值模拟结果证实了该结论.相关结果可以用于指导空间贮箱流体管理技术的地面模拟试验的方案设计等. 展开更多
关键词 微重力 空间流体管理 界面波 相似准则
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微重力池沸腾中的气泡和传热行为数值模拟 被引量：5
17
作者 易天浩 陈超越 +1 位作者 雷作胜 赵建福 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期469-477,共9页
基于标准动量传输方程、连续性方程以及能量方程,建立了单个气泡的二维数值模型,考察了微重力过冷核态池内沸腾中的气泡动力学和传热行为.在动量传输方程中耦合了表面张力和Marangoni力,连续性方程和能量方程中耦合了相变效应,考虑了加... 基于标准动量传输方程、连续性方程以及能量方程,建立了单个气泡的二维数值模型,考察了微重力过冷核态池内沸腾中的气泡动力学和传热行为.在动量传输方程中耦合了表面张力和Marangoni力,连续性方程和能量方程中耦合了相变效应,考虑了加热面上过热液体层的影响,并引入相场函数捕捉气液界面的动态变化.结果表明:气泡在生长过程中,形状由最初的半球形变为椭球形,最后变为脱附时的梨形;气泡在加热面上自由迁移,呈非轴对称结构,并且气泡上部的温度场呈现为蘑菇云状;气泡的脱附直径正比于g-0.488,脱附周期正比于g-1.113,加热面上的平均热通量正比于g0.229. 展开更多
关键词 微重力 气泡迁移 气泡动力学 池沸腾 传热
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液态金属镓微重力下的融化传热特性 被引量：2
18
作者 郭文华 彭浩 赵建福 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期778-786,共9页
相变蓄热适用于周期性热流作用下航天器内部工作单元的温度控制,但是需解决微重力环境下相变材料融化速率低的问题.鉴于液态金属高导热系数和高单位体积潜热的特点,在微重力下将液态金属作为相变材料有望提高融化速率.通过对微重力下液... 相变蓄热适用于周期性热流作用下航天器内部工作单元的温度控制,但是需解决微重力环境下相变材料融化速率低的问题.鉴于液态金属高导热系数和高单位体积潜热的特点,在微重力下将液态金属作为相变材料有望提高融化速率.通过对微重力下液态金属镓融化过程的相界面演化、流线和温度分布特征进行数值研究,分析了腔体尺寸和过热度对融化过程的影响.结果表明:微重力下镓的融化过程中,热传导起主导作用;镓的融化时间比冰和正十八烷分别减少了88.3%和96.4%,储热量分别为冰和正十八烷的1.2倍和2.2倍;融化时间随过热度增加而减小,随腔体半径增大而增大.此外推导出了液相分数随无量纲时间变化的关系. 展开更多
关键词 微重力 液态金属 相变材料 融化 热毛细对流
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射频离子推力器研究进展 被引量：1
19
作者 马隆飞 贺建武 +5 位作者 罗军 章楚 杨超 付佳豪 段俐 康琦 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期111-123,共13页
详细介绍了射频离子推力器的工作原理,以及近60年微牛级和毫牛级射频离子推力器的研究历程和成果。射频离子推进系统涉及多项关键技术难题,针对工质选取、射频电路阻抗匹配、气体流量控制、电中和控制和寿命问题提出了初步解决方案,结... 详细介绍了射频离子推力器的工作原理,以及近60年微牛级和毫牛级射频离子推力器的研究历程和成果。射频离子推进系统涉及多项关键技术难题,针对工质选取、射频电路阻抗匹配、气体流量控制、电中和控制和寿命问题提出了初步解决方案,结合射频离子推力器未来应用的需求,展望了射频离子推力器的发展趋势和研究方向。 展开更多
关键词 射频离子推力器 电推进 微推力
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微重力水电解槽两相热流动与水量分配数值模拟
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作者 刘晓天 吴传嘉 +3 位作者 马鹏 王双峰 李明雨 尹永利 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期382-393,共12页
建立了固体聚合物电解槽单体的三维两相流动模型和电解槽系统供水过程模型,对电解槽的供水、两相流动和温度场特性进行模拟仿真,分析放置方式和微重力环境等因素对其工作性能的影响.电解槽单体的数值模拟结果表明,在微重力条件下或者水... 建立了固体聚合物电解槽单体的三维两相流动模型和电解槽系统供水过程模型,对电解槽的供水、两相流动和温度场特性进行模拟仿真,分析放置方式和微重力环境等因素对其工作性能的影响.电解槽单体的数值模拟结果表明,在微重力条件下或者水平放置时,其内部速度场和温度场都分布均匀.但是采用竖直放置且水平供水方式时,电解生成的氧气在电解槽上部聚集,出现局部缺水现象.对电解槽系统供水过程的数值模拟结果表明,无论在地面还是微重力条件下,电解槽系统的水量分配都是不均匀的.水平放置时,电解槽系统内的电解槽单体进出口水量从底部至顶部先减少后增加;在竖直放置或微重力条件下,水量从其底部至顶部持续增加. 展开更多
关键词 水电解技术 数值模拟 重力效应 两相流 水量分配
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