Page 59 - 《真空与低温》2026年第1期

56 真空与低温 第 32 卷 第 1 期

仿真模拟得到的漏热结果与理论计算值一致；支撑 应力和变形结果。
结构漏热最多，在仿真结果中占比为 65.1%，超过
表 6 储罐的液氮蒸发测试结果
了绝热结构与管道漏热之和。
Tab. 6 The results of liquid nitrogen evaporation test
B: 稳态热

类型: 温度/ ℃ 测试 累计流量/ 体积流量/ 漏热 液氮日
时间: 1 s 2025/8/28 5:45 编号 L （L/min） 功率/W 蒸发率/%
20.007 最大
−10.333 1 46.3 0.29 1.19 6.38
−40.673
−71.013 2 55 0.29 1.21 6.44
−101.35
−131.69 Max 3 62.9 0.26 1.09 5.84
−162.03
−192.37 4 70.2 0.24 1.01 5.40
−222.71
−253.05 最小 5 77.6 0.24 1.02 5.47
（a）温度分布 6 84.4 0.23 0.94 5.04
F: 稳态热 7 266.0 0.20 0.82 4.37
类型: 总热通量/（W·mm ） 8 273.0 0.19 0.77 4.09
2
时间: 1 s
2025/8/29 3:34 9 278.4 0.19 0.80 4.29
0.008 527 9 最大 平均值 0.24 0.98 5.26
0.007 580 3
0.006 632 8
0.005 685 2 Max
0.004 737 7 表 7 液氮蒸发模拟与试验结果对比
0.003 790 2
0.002 842 6 Tab. 7 Comparison of theoretical calculations and simula-
0.001 895 1
0.000 947 54 tion results of liquid nitrogen evaporation
−16
6.4871×10 最小
（b）热通量分布 参数 支撑 绝热 管道 总计 与测试结果
结构 结构 的偏差/%
图 5 液氢蒸发模拟时容器温度与热通量分布 计算漏热量/W 0.53 0.31 0.13 0.97
−1.02
Fig. 5 Temperature and heat flux distribution of tank for liquid 占比/% 60.7 24.7 14.6 100
hydrogen evaporation simulation 仿真漏热量/W 0.65 0.31 0.07 1.03

5.10
占比/% 63.1 30.1 6.8 100
表 5 液氢蒸发理论计算与仿真模拟对比

Tab. 5 Comparison of theoretical calculations and simula-

C: 静态结构
tion results of liquid hydrogen evaporation
类型: 等效（Von-Mises）应力/MPa
项目 支撑结构 绝热结构 管道 总计 时间: 1 s 2025/8/28 5:35
66.944 最大
理论漏热量/W 0.68 0.35 0.16 1.13 59.506
52.068
占比/% 57.6 29.7 13.7 100 44.629
37.191 MAX
仿真漏热量/W 0.82 0.35 0.09 1.26 29.753
占比/% 65.1 27 7.7 100 22.315
14.876
7.438 2
2.0345×10 最小
−8
该储罐于 2024 年 11 月份进行了多次液氮蒸 （a）应力分布
发试验，测试结果如表 6 所列，储罐充装液氮介质
C: 静态结构
的漏热量为 0.98 W。通过 LBL 方法计算液氮蒸发 类型: 总变形/mm
时间: 1 s 2025/8/28 5:35
时的多层绝热结构表观导热系数为 0.46 W/（m·K）， 0.272 49 最大
代入 ANSYS 模型并修改边界条件得到液氮蒸发测 0.242 21
0.211 94
试的仿真结果，整理在表 7 中。由此可知，使用仿 0.181 66 MAX
0.151 38
真方法得到的漏热量与试验测试结果的偏差为 0.121 11
0.090 83
5.10%，验证了储罐绝热性能仿真方法的可靠性。 0.060 554
0.030 277
2.2 静力分析与强度校核 0 最小
（b）变形分布
在静止或匀速飞行工况下，对满载的液氢储罐
开展静力学分析，其中内容器盛装液氢的质量以等 图 6 液氢储罐应力与变形分布
效密度方法施加在内容器上。图 6 为液氢储罐的 Fig. 6 Stress and deformation distribution of liquid hydrogen tank