液态甲烷管道预冷过程的仿真研究

低温推进剂液体火箭发动机在推进剂加注时需要进行管道预冷以避免推进剂气化。为揭示管路预冷过程中低温流体的两相流动特性，针对小型液氧/甲烷发动机液态甲烷管道的预冷过程进行了研究。采用Lee蒸发模型，模拟并分析了不同入口流量下的湍流传热过程，得到了管道预冷过程中甲烷的体积分数、温度、压力和速度的变化规律。结果表明：在管道预冷过程中，液态甲烷会发生闪蒸现象，甲烷的温度和压力的变化是影响闪蒸的主要因素；在低流量时，预冷时间与质量流量呈负相关，当质量流量增大到一定程度后，预冷时间趋于稳定值。研究结果可预示容许时间内的最优预冷流量，对提高预冷效率和改进低温推进剂加注过程具有指导作用。