月壤蓄热块增材制造中的热流固数值模拟

作     者：高迅佶 廖博文 熊伟 姚伟 全晓军 GAO Xunji;LIAO Bowen;XIONG Weil;YAO Wei;QUAN Xiaojun

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国空间技术研究院钱学森实验室北京100094 

出 版 物：《热科学与技术》 (Journal of Thermal Science and Technology)

年 卷 期：2022年第21卷第5期

页      面：446-452页

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：装备预研航天科技联合基金资助项目(6141B061206) 

主　　题：格子Boltzmann模型 固体颗粒 液滴碰撞 三相接触线 

摘      要：未来月球探索中,月壤原位3D打印的致密蓄热块是实现原位能源利用的重要途径。月壤中难熔固体颗粒会影响月壤的烧蚀融合,造成空隙缺陷,降低蓄热块的蓄热性能。采用三组分(固-液-气)固液相变的格子Boltzmann模型,研究了熔滴在固体颗粒上的沉积与凝固行为。模拟结果表明:颗粒在与熔滴接触后随即附着在熔滴表面,液滴周围的颗粒阻碍了液滴底部空气的排出,造成了不规则的三相接触线和不均匀的温度分布与热流密度分布,最终导致空隙的产生。为了实现致密蓄热块的原位3D打印,需要对月壤进行筛选与提纯的预处理,避免月壤中因固体颗粒造成的空隙缺陷。