Page 48 - 《真空与低温》2026年第2期

徐 然等：磁补偿模拟低重力场下液氧气泡非等温运动特性的实验研究 167

（ σ为表面张力系数， D P为网幕孔隙的当量直径）， ble dynamics and heat transfer in subcooling pool boiling un-
表面张力的降低会减小气泡突破的压差。此外，气 der low gravity[J]. International Journal of Heat and Mass
泡穿透孔隙所需的临界压差在低重力条件下显著 Transfer，2019，132：1176−1186.
升高。在常重力条件下，气泡的迁移过程主要受浮 [6] CHEN Z，DUAN L，CHEN S，et al. Study of morphology of
力作用控制，其上升与突破行为由浮力所提供的惯 gas–liquid interfaces in tank with central column in CSS un-
性动量主导；当重力水平显著降低时，浮力不足以 der different gravity conditions[J]. Symmetry，2024，16（7）：
推动气泡穿越孔隙结构，气泡需依赖内部气体压力 878.
的持续积累，直至克服孔隙处气液界面的表面张力 [7] WANG B，QIN X，JIANG W，et al. Numerical simulation on
约束才能发生突破。在此过程中，惯性效应被大幅 interface evolution and pressurization behaviors in cryogenic
削弱，表面张力逐渐占据主导地位，使气泡突破机 propellant tank on orbit[J]. Microgravity Science and Tech-
理由以浮力驱动的惯性主导模式，转变为以表面张 nology，2020，32（1）：59−68.
力调控的准静态压力突破模式。 [8] LI Z G，ZHU Z Q，LIU Q S，et al. Simulating propellant re-

3 结论 orientation of vehicle upper stage in microgravity environ-
ment[J]. Microgravity Science and Technology，2013，25（4）：
本研究基于磁补偿的微重力液氧气液分离实
237−241.
验系统，重点探究液氧中氧气泡的动力学行为及气 [9] HARTWIG J W. Propellant management devices for low-gra-

液分离特性。研究发现，入口温度、重力共同影响 vity fluid management：Past，present，and future applications
气泡形态：常重力下随入口温度升高，氧气泡初始 [J]. Journal of Spacecraft and Rockets， 2017， 54（4）： 808−
体积增大、形态变化更显著；微重力下气泡趋近球 824.
形，且不同温度下气泡大小差异小于常重力。此外， [10] XU R， CHEN C， WANG B， et al. Experimental study of
常重力下不同温度气泡轨迹接近线性，微重力下呈 bubble flow dynamics in an asymmetric hierarchical porous
阶段性波动特征。在气液分离特性上，随着入口温 structure[J]. Physics of Fluids，2025，37（2）：022120.
度（T 3 ）持续升高，临界泡破压力逐步降低，常重力 [11] CHEN C，MIAO W，XU R，et al. Theoretical and numeri-
下入口温度为 96 K 时，临界泡破压力为 0.042 MPa； cal study of bubble blocking in wetted hierarchical porous
入口温度为 102 K 时临界泡破压力约为 0.011 MPa。 structures[J]. Microgravity Science and Technology，2025，
本研究为微/低重力环境下低温推进剂高效气液分 37（3）：23.
离技术的研发工作提供了关键技术支撑。 [12] MA Y，LI Y，WANG L，et al. Investigation on isothermal
wicking performance within metallic weaves for screen
参考文献：
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