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氢氧气溶胶燃烧时氢液滴如何表现

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-08-27  来源:奇虎中国网  浏览次数:153
核心提示:
现代火箭及其运载火箭通常依赖氢氧混合物作为推进剂,但这种组合具有高度爆炸性。1986年的挑战者号航天飞机灾难与这种混合物的自我点火有关。

在氢氧气溶胶混合物中蒸发和燃烧液滴可以降低爆炸的风险。在火箭内燃室中,使用相同的蒸发和燃烧过程,因此,对这些过程的行为进行深入的了解对于评估氢氧液体发动机的有效性和安全性是至关重要的。
框架的研究出于挑战者号灾难,应用物理集团在美国宇航局艾姆斯研究中心,与超级计算机的研究人员合作部门NASA艾姆斯研究中心,并与来自新泽西理工学院的物理学家,纽瓦克和南达科他矿业学院和技术,采取所有可能的机制引发爆炸液态氢和液态氧的混合物在类似的情况下。他们的分析揭示了新的机制,而这反过来又需要对氢液滴在这些混合物中燃烧的方式有更深的了解。
物理学家应用物理小组从美国宇航局艾姆斯研究中心现在在应用物理快报报道,早些时候,他们发现了他们进一步探索的蒸发和燃烧氢滴场景红外辐射引起的热气体时形成氢氧混合物燃烧。
这项工作是第一个已知的深入研究探索极端条件下蒸发和燃烧的氢-氧气溶胶混合物。该集团包括Viatcheslav Osipov、Marina Marchenko和Michael Khasin-delved,他们将辐射、蒸发、液态氢的极低临界温度和负热扩散(氢分子从冷到热的区域)转化为气态氧-氢混合物。
在这种燃烧中起作用的主要物理过程是液氢液滴的爆炸-非常快的蒸发,以响应热环境气体的辐射加热,然后是气态氢的缓慢燃烧。
美国宇航局艾姆斯研究小组(NASA Ames Research Group)应用物理小组的高级研究员、副领导迈克尔·卡辛(Michael Khasin)说:“我们对这种极端的时间尺度分离感到非常惊讶。”“这些过程很可能是挑战者号爆炸的原因,预计它们将会发生在使用液态氢氧燃料的火箭液体发动机燃烧室中。”
Khasin和他的同事还发现了一个有趣的发现,即不同的燃烧机制是由不同的氢液滴大小决定的。
Khasin说:“这项发现的一个应用是,它现在可以在液体氢-氧燃料火箭的燃烧引擎中优化喷雾系统。”
许多涉及低温流体液滴蒸发和燃烧的问题也将受益于该小组在工作过程中开发的极其精确的数值方法。
下一步,该小组计划探索“在微重力条件下喷雾冷却低温水箱时,氢气液滴蒸发的不同情景,”Khasin说。“这一过程对于深空任务中安全高效的低温燃料管理至关重要。”
 
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