Hydraulic and heat transfer characteristics of slush hydrogen in a circular pipe under terrestrial and microgravity conditions

هیدروژن خالص ترکیبی از هیدروژن جامد و هیدروژن مایع است. در مقایسه با هیدروژن مایع خالص، می توان آن را به عنوان سوخت از تقویت کننده موشک و فضا به دلیل ویژگی تراکم آن استفاده می شود. در مطالعه حاضر، یک مدل عددی بر اساس مدل یولر-اویلر و تئوری جنبشی جریان گرانول برای بررسی خصوصیات هیدرولیکی و انتقال حرارت هیدروژنه در یک لوله دایره ای تحت شرایط زمین و میکرو گرانشی ساخته شده است. مدل عددی ابتدا توسط نتایج آزمایش شده در ادبیات تایید شده است. جریان جوش هیدروژن با سرعت های مختلف ورودی و قطعات جامد حجمی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است تا توزیع کسر حجمی جامد و سرعت سرعت بخش خروجی مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به انتقال هیدروژن اسلاوژن در کاربرد عملی، ویژگی های هیدرولیکی هیدروژنه در یک لوله شیبدار تحت شرایط زمینی و در یک لوله افقی تحت میکرو گرانشی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تأثیر جاذبه بر میزان توزیع جامد حجم جامد و افت فشار هیدروژنه خلوص نشان می دهد. انتقال حرارت هیدروژن خالص نیز مورد مطالعه قرار گرفته است، که نشان می دهد که دمای مایع را می توان به صورت محلی با استفاده از هیدروژن خالص کاهش داد، به طوری که تبخیر هیدروژن مایع می تواند سرکوب شود. ذرات جامد هیدروژن با قطر کوچک می توانند انتقال حرارت بین فاز جامد و فاز مایع را بهبود بخشد و ذوب شدن هیدروژن جامد شتاب می یابد. روشن است که افزایش هر دو سرعت ورودی و کسر حجم جامد اثرات مثبت بر ضریب انتقال حرارت محلی دارد.