推進(jìn)劑級(jí)液態(tài)甲烷的超臨界熱物理特性研究

在超臨界狀態(tài)下（溫度超過-82.6℃且壓力大于4.6MPa），液態(tài)甲烷展現(xiàn)出獨(dú)特的物理特性。熱導(dǎo)率在臨界點(diǎn)附近出現(xiàn)反常峰值，可達(dá)常規(guī)值的3倍以上，這對(duì)再生冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。密度在臨界區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)劇烈變化，微小溫度波動(dòng)即可導(dǎo)致密度30%以上的變化，直接影響推進(jìn)劑的質(zhì)量流量控制和混合比穩(wěn)定性。比熱容在臨界點(diǎn)達(dá)到極值，需要特別設(shè)計(jì)熱管理系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)這種非線性響應(yīng)。黏度在超臨界條件下顯著降低，僅為液態(tài)時(shí)的1/5，這意味著管路壓降計(jì)算需要采用修正的流變模型。擴(kuò)散系數(shù)大幅提升促進(jìn)燃料和氧化劑的混合效率，但也可能引發(fā)非預(yù)期的燃燒不穩(wěn)定性。聲速在臨界區(qū)域內(nèi)急劇下降，可達(dá)常規(guī)值的1/3，這對(duì)壓力波動(dòng)傳播和聲學(xué)抑制裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響。這些特性的深入研究為開發(fā)高效超臨界推進(jìn)系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)，特別是在可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

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