RP5航空燃料洗涤惰化：基于混合惰性气体的气-液传质CFD研究 李朝阳（Chaoyue Li） 肖奇康（Qikang Xiao） 张宇涛（Yutao Zhang） 刘莎（Sha Liu） 刘冠楠（Guannan Liu）

《Processes》：RP5 Aviation Fuel Scrubbing Inerting: A CFD Study on Gas–Liquid Mass Transfer Using Mixed Inert Gas Chaoyue Li, Qikang Xiao, Yutao Zhang, Sha Liu and Guannan Liu

　　

摘要

现代飞机燃油箱的防爆保护在很大程度上依赖于惰化效率。本研究提出并探讨了一种新型的洗涤脱氧策略，该策略利用消耗氧气的惰化系统生成的混合惰性气体（MIG）来处理高蒸汽压的RP5航空燃料。研究人员建立了一个高保真的计算流体动力学（CFD）数值模型，该模型基于欧拉-欧拉双流体模型，并结合了Higbie的渗透理论。通过实验验证确保了计算结果的准确性（燃油中剩余氧浓度和溶解氧的最大误差分别控制在4.11%和5.23%以内）。研究系统地阐明了气泡直径、MIG温度和表面气体速度对传质特性（氧气质量传递系数和体积质量传递系数）的影响机制。主要研究发现，减小气泡直径可以通过“面积-速度”协同效应实现中心区域传质强度的局部增强：当气泡直径从2.5毫米减小到1.0毫米时，氧气体积质量传递系数提高了51.3%。表面气体速度带来的性能提升主要源于气体持液量增加所引发的“面积放大效应”。值得注意的是，MIG温度在脱氧过程中表现出独特的三阶段变化特征，即“早期以动力学控制为主，后期以热力学控制为主”。这些结果为下一代多功能机载惰化系统的前期设计提供了重要的物理基础。