清华大学学报(自然科学版)

作者：疏志勇, 王天祥, 雷刚, 陈强, 钱华, 梁文清

单位：1. 东南大学 能源与环境学院, 南京 211189,2. 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094

关键词：航天低温推进剂,水锤,多相流,瞬变流仿真,快速加注

基金：“十四五”民用航天技术预先研究项目(D030311),江苏省科技厅科技成果转化项目(BA2023103),国家资助博士后研究人员计划项目(GZC20250416),江苏省卓越博士后计划项目(2025ZB473)

为满足航班化发射、深空探测、登火登月和商业航天等发展需求, 低温推进剂快速大流量加注被提上日程, 航天低温推进剂(液氢、液氧和液甲烷等)在快速大流量加注工况下易引发剧烈水锤(压力波动)现象, 低温介质极易发生多相流快速变化, 严重威胁管路系统结构安全。该文从理论模型、数值仿真、试验验证和工程应用等方面综述了低温推进剂发射场布局发展趋势和水锤瞬变流特性研究进展。研究结果表明：低温环境下相变非平衡效应、热-流-固多物理场耦合和复杂边界条件(如盲支管、低温泵和阀门)是水锤预测的核心问题; 高精度多相流模型、多尺度仿真技术和水锤防护与控制策略是当前研究热点; 后续, 需强化机理认知—模型开发—试验验证闭环研究, 并融合人工智能和数字孪生等新兴技术优化加注系统结构和控制策略。该文研究结果可为航天低温推进剂加注系统安全设计提供参考。

来源：2026年第3期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看清华大学学报(自然科学版)杂志2026年第3期