Page 79 - 《真空与低温》2026年第2期

198 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

的变化，经数据分析和对比，探讨了循环泵流量、 研究 [J]. 空间科学学报，2000，20（4）：340−347.
节流阀背压和排气率、喷嘴尺寸对 TVS 降压性能 [5] PANZARELLA C H，KASSEMI M. On the validity of pure-
的影响规律并实现了参数优化，主要结论如下： ly thermodynamic descriptions of two-phase cryogenic fluid
（1）揭示了多参数对 TVS 降压过程的影响机 storage[J]. Journal of Fluid Mechanics，2003，484：41−68.
制。随着循环泵流量的增加，单位时间内制冷量增 [6] KASSEMI M，PANZARELLA C H. Ventless pressure control
加，故平均压降时间缩短；随着排气率的提高，主流 of two-phase propellant tanks in microgravity[J]. Annals of the
流体可以获得更多的冷却能力，同样可加速降压； New York Academy of Sciences，2004，1027（1）：511−528.
在相同的排气量下，当喷嘴尺寸较小，喷嘴数量较 [7] PANZARELLA C， PLACHTA D， KASSEMI M. Pressure
少时，进气速度较快，加强了对气液界面的扰动，换 control of large cryogenic tanks in microgravity[J]. Cryogen-
热效率得到提升，加速降压。 ics，2004，44（6/8）：475−483.
（2）量化了各参数对排气量的影响权重。对排 [8] PANZARELLA C H， KASSEMI M. Self-pressurization of
气量而言，排气率的影响权重位次排在第一，循环 large spherical cryogenic tanks in space[J]. Journal of space-
泵流量排在第二，喷嘴尺寸次之，节流阀背压最末。 craft and rockets，2005，42（2）：299−308.
该排序表明，在 TVS 的控制策略中，应当优先精准 [9] SHUANG J，LIU Y. Efficiency analysis of depressurization
调控排气率与循环泵流量以减小排气损失。 process and pressure control strategies for liquid hydrogen
（3）确定了 TVS 系统的最佳操作参数。以最小 storage system in microgravity[J]. International Journal of
排气损失为目标，由均值主效应图得到了各参数的 Hydrogen Energy，2019，44（30）：15949−15961.
最佳取值，并进行了验证计算。液氢在 0.5 W·m 漏
−2
[10] MER S，FERNANDEZ D，THIBAULT J P，et al. Optimal
−1
热下 TVS 的最佳参数为：循环泵流量为 0.04 kg·s 、
design of a thermodynamic vent system for cryogenic pro-
节流阀背压为 10 kPa、排气率为 1%、喷嘴尺寸为
pellant storage[J]. Cryogenics，2016，80：127−137.
0.005 m。
[11] 汪彬，王天祥，黄永华，等. 液氢贮箱热力学排气系统建模
本研究通过系统的参数分析与优化，为空间低
及控压特性 [J]. 化工学报，2016，67（增刊 2）：20−25.
温推进剂贮箱热力学排气系统的设计提供了关键
[12] 闫春杰，郑永煜，杨祺，等. 微重力环境下低温推进剂贮箱
的理论依据和具体的操作指导。后续工作可开展
内气液界面形变特性研究 [J]. 真空与低温，2022，28（3）：
最佳操作参数的实验验证，并探索其在动态热流条
285−290.
件下的适用性。
[13] 梁鸽，李轲，王磊，等. 液氢贮箱增压过程能量分配与增压
参考文献： 特性仿真研究 [J]. 真空与低温，2025，31（6）：695−705.
[1] 张少华，曹岭，刘海飞，等. NASA 低温推进剂长期在轨贮存 [14] 陶文铨. 数值传热学 [M]. 第 2 版. 西安：西安交通大学出
版社，2001.
与传输技术验证及启示 [J]. 导弹与航天运载技术，2017
[15] 杨世铭，陶文铨. 传热学 [M]. 第 4 版. 北京：高等教育出
（3）：49−53.
[2] 任建华，谢福寿，王磊，等. 热力学排气系统中节流效应及 版社，2006.
[16] MENTER F R. Two-equation eddy-viscosity turbulence
其冷量利用分析 [J]. 宇航学报，2020，41（4）：490−498.
models for engineering applications[J]. AIAA journal，1994，
[3] 赵建福，胡文瑞. 微重力两相流相似准则 [J]. 工程热物理
32（8）：1598−1605.
学报，2003，24（1）：131−133.
[4] 赵建福，林海，解京昌，等. 失重飞机搭载气/液两相流实验 （责任编辑：杨建斌）

引文信息：姚磊，康馨月，闫春杰，等. 微重力下低温贮箱热力学排气系统参数分析及性能优化[J]. 真空与低温，2026，32（2）：
190−198.
YAO L，KANG X Y，YAN C J，et al. Parameter analysis and performance optimization of thermodynamic vent system in
cryogenic tanks under microgravity[J]. Vacuum and Cryogenics，2026，32（2）：190−198.