Während des Betriebs des flüssigen Heliumtanks führt die externe Schwingungsanregung zur Änderung der Form und der Wärme- und Stoffübertragungseigenschaften der Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche, was zu einer dynamischen Reaktion der thermodynamischen Eigenschaften der Fluide im Tank führt. Um das unklare Problem der dynamischen Reaktionseigenschaften des flüssigen Heliumtanks auf externe Schwingungen zu lösen, wurde ein numerisches Modell für die dynamische Reaktion des flüssigen Heliumtanks auf Schwingungen unter Verwendung der allgemein verwendeten Sinusschwingungsanregung auf der Grundlage des Volume of Fluid (VOF)-Modells und benutzerdefinierter Funktionen (UDF) entwickelt. Es wurden die zeitlichen und räumlichen Evolutionsgesetze der Form und des Druckantwortverhaltens der Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche des Tanks unter dem Einfluss von anfänglichen Schwingungen und zufälligen Schwingungen nach einer statischen Betriebszeit von 3 Stunden analysiert und der Einflussmechanismus der beiden Schwingungsbedingungen auf das Aufheizen und das selbstbeschleunigende Verhalten diskutiert. Es wurde festgestellt, dass die Sinusschwingung zu einer periodischen Oszillation der Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche führt, wobei eine sich im Laufe der Zeit verdickende Mischschicht auf der Oberfläche erscheint. Bei zufälligen Schwingungen ist die Phasengrenze im Vergleich zu den anfänglichen Schwingungsbedingungen unregelmäßig, und die Amplitude der Oszillation ist größer. Bei zufälligen Schwingungen tritt in der Nähe der Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche eine deutlichere Mischschicht auf, und die Dicke der Mischschicht beträgt nach 30 s etwa 0,43 m. Anfängliche Schwingungen führen zu einer Verstärkung der Verdampfung des flüssigen Heliumtanks, und die Selbstbeschleunigungsrate des Tanks ist höher als im Ruhezustand. Zufällige Schwingungen führen zu einer Verstärkung der Kondensation, wobei die Temperatur und der Druck im Gasbereich im Laufe der Zeit abnehmen. Nach 100 s beträgt der Druck im Gasbereich unter den Bedingungen zufälliger Schwingungen 58,82 Pa niedriger als im statischen Zustand, da im Grenzbereich eine Kondensation des Gases auftritt.

Flüssiger Heliumtank; dynamische Reaktion auf Schwingungen; Form der Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche; Druckentwicklung; numerisches Modell