[发明专利]一种类失重流体分布形态构建系统及控制系统

权利要求书

1.一种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：该系统包括贮箱(1)、隔热件(2)，模拟热源(3)，吸液芯(4)和传感器，其中贮箱(1)用于贮存外部来流液体，构建类失重环境，贮箱(1)外壁面不同位置布置模拟热源(3)，对贮箱(1)内不同部位进行加热，使内部液体受热蒸发；贮箱(1)外壁面还布置隔热件(2)进行外部热环境隔绝；吸液芯(4)设置在贮箱(1)内壁面，用于吸附液体使液体沿贮箱(1)内壁面在吸液芯(4)内分布，蒸气在贮箱(1)中间分布，形成液相包围气相的类失重环境流体分布形态。

2.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述吸液芯(4)为烧结多孔介质结构或金属网幕结构；所述烧结多孔介质厚度为贮箱特征尺寸的1/10-1/3，金属网幕结构厚度在微米或毫米级。

3.根据权利要求2所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述烧结多孔介质结构为烧结铜或泡沫状镍；所述金属网幕结构为金属丝网，优选不锈钢丝网。

4.根据权利要求2或3所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：吸液芯(4)为金属网幕结构时，液体在金属泡沫结构中流动，各形式的阻力通过如下方法获得：

静压头损失：ΔP_{hydro static}＝ρgh_g

流动阻力损失：

流动摩擦损失：

流动动力损失：

上式中

其中：ρ为密度；g为重力加速度；h_g为芯吸高度；h_l为浸没深度；α为黏性压降系数；Φ为充罐率；Q_t为网幕弯曲系数；δ为网幕厚度；μ为动力粘度；S为管道比阻；f为流动阻力系数；u为芯吸速率；为出口流量；A_c为网幕面积；D_P为网幕有效微孔直径；L为网幕通道横截面积长度；W网幕通道横截面积宽度；β为惯性压降系数；e为管内粗糙度；D_H为水力直径。

5.根据权利要求2或3所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：吸液芯(4)为烧结多孔介质结构时，液体在多孔结构中的流动阻力通过如下达西定律表征：

式中，ΔP_wick为流体在吸液芯流动时压降；μ_l为流体动力粘度；m₁为流体质量；l_eff为吸液芯特征长度；K为多孔物质的渗透率，实验表明在低温下常温下相比收缩率可忽略；A_ω为工质在吸液芯内的流通面积。

6.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述贮箱(1)为柱状或球形，柱状中间段为圆柱段，两般为椭圆封头。

7.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：还包括进液管(6)和排气管(10)，分别与贮箱(1)内部连通，所述排气管(10)上连接截止阀(9)。

8.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述隔热件(2)为隔热泡沫(2)，隔热泡沫(2)布置在贮箱(1)外壁面的模拟热源(3)外侧，以隔绝外部环境向贮箱(1)内的热漏。

9.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述传感器包括温度传感器(7)和压力传感器(8)，温度传感器(7)用于测量贮箱(1)内空间不同位置的流体温度参数，压力传感器(8)用于测量贮箱(1)内气相空间的压力参数。

10.根据权利要求1所述的种类失重流体分布形态构建系统，其特征在于：所述贮箱(1)内部过中心的横截面圆周上均布温度传感器(7)，用于测量气相区周向的温度分布；贮箱(1)内壁面上的吸液芯(4)上均布温度传感器(7)，用于测量液相区温度分布，并监测液体浸润情况。