空间高真空环境中航天器的主动排液或液体意外泄漏，往往会因系统快速失压引起液体过热闪蒸，形成复杂的气液两相流动与传热现象。针对管内液体闪蒸两相流动与传热基本规律的研究，对提升航天活动的可控性和安全性具有重要意义，同时有助于人类深入认识空间极端环境中的相变传热规律，支撑对空间环境资源的有效开发和利用。 

　　近日，力学所微重力重点实验室多相流与燃烧课题组在管内液体闪蒸界面传播规律研究中取得系列进展。首先，针对航天应用中常见的小管径、中低过热度条件下实验数据匮乏的问题，精心设计并开展了系统性的实验观测，获得了关于管内液体闪蒸现象发生及闪蒸界面持续传播的临界条件、闪蒸界面传播的间歇性及其传播速度等数据，发现管径和重力对管内液体闪蒸界面传播过程存在明显影响，构建了闪蒸界面持续传播准则和表观传播速度模型。其次，提出了一种考虑管径效应的液体闪蒸现象二维数值模型，其中，采用平直界面假设简化了对真实的多尺度闪蒸界面的描述，同时，基于气相Weber数构建了闪蒸界面微观形态与液体过热度间的代数关联模型，有效弥补了平直界面假设中闪蒸界面局部粗糙度信息，显著提升了对中低过热度、小管径条件下的闪蒸界面传播现象的预测能力。 

　　相关研究成果已在线发表于Experimental Thermal and Fluid Science和《力学学报》，力学所杜王芳副研究员为通讯作者，博士生乐述文为第一作者。研究工作得到了国家重点研发计划（2022YFF0503502）、国家自然科学基金（11802314）和中国科学院前沿科学重点研究计划（QYZDY-SSW-JSC040）等资助。 

　　力学所针对航天应用背景下的液体闪蒸问题有着长期研究，十余年前杜王芳副研究员就是以真空环境中液滴闪蒸与液体闪蒸射流的研究在中国科学院大学/力学所获得博士学位。课题组对真空环境复杂管道内液体排放现象的研究成果，曾成功应用于嫦娥五号着陆器-上升器热控系统液体工质月面真空排放任务，助力我国成功实现首次地外天体采样返回任务。近期所获得的上述新进展，也正是课题组践行钱学森工程科学思想，基于航天实践需求，从工程中凝练科学问题，攻坚克难，以期更好地服务和支撑未来我国航天工程的需求。

　　文章链接： 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177723001553 

　　https://lxxb.cstam.org.cn/article/id/e04f9fdb-9f12-4e26-9147-c8ffc4b522f4 

图1 不同初始温度下的闪蒸界面形态

图2 闪蒸界面传播过程的持续条件