[发明专利]一种月面工质排放等效试验装置及方法

权利要求书

1.一种月面工质排放等效试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据工质的物理特性和工质排放的内外部环境，将工质排放过程按照驱动压力划分为内压驱动排放阶段、重力驱动排放阶段以及蒸发驱动排放阶段；

确定各排放阶段的主要影响因素，建立工质排放影响因素与工质排放速率之间的分析模型；

基于分析模型，构建模拟月面环境下工质排放的等效试验装置；

采用等效试验装置模拟实际在轨状态、热边界和工质排放初始状态；

在确定各排放阶段的主要影响因素时，主要影响因素包括影响排放驱动力的因素和影响排放阻力的因素，其中：

内压驱动排放阶段的主要影响因素为回路内压；

重力驱动排放阶段的主要影响因素为重力；

蒸发驱动排放阶段的主要影响因素为工质饱和蒸汽压；

在建立工质排放影响因素与工质排放速率之间的分析模型中，在远离排放口的连续流区域，三个排放阶段的流动模型均遵循以下流量和流阻关系公式：

ΔP＝(ξ₁+ξ₂·l/d)·ρu²/2；

其中，ΔP为等效流阻，ξ₁为局部阻力系数，ξ₂为沿程阻力系数，ρ为工质密度，u为工质流速，l为沿流动方向的导管长度，d为导管的内径；

基于分析模型，构建模拟月面环境下工质排放的等效试验装置，具体包括：

对月面流体回路系统中的各部件进行简化，根据各部件所含工质量和安装位置等效为相应长度的导管，并将导管连接为流体回路，流体回路相对工质排放口的高度为月面流体回路系统中实际高度的1/6；

在流体回路的一端安装有加注口手阀、另一端安装有排放口手阀和工质排放阀，并在流体回路中安装有用于调节流阻的流阻模拟阀和压力传感器，使等效试验装置的流阻与实际流阻相同；

工质排放阀的出口为工质排放口，连接用于模拟月面真空环境的真空罐；

在流体回路中安装有提供回路内压的弹性组件和实现导管沿程温度分布的控温装置，控温装置用于模拟工质的热边界；

在流体回路的布局中，导管的倾斜角度β采用以下公式计算：

β＝arcsin(1/6·sinθ)；

其中，β为等效试验装置中的倾斜角，θ为月面流体回路系统实际状态的倾斜角。

2.如权利要求1所述的月面工质排放等效试验方法，其特征在于，等效试验装置中导管的管径与在轨状态的管径相等。

3.如权利要求1-2任一项所述的月面工质排放等效试验方法，其特征在于，工质为液态氟碳工质。