随着航天科技进步与低温制冷技术发展，一种新型的空间低温技术—低温液体零蒸发存储技术(Zero Boil-off，ZBO)被提出并得到广泛关注。其采用机械式制冷机主动制冷与杜瓦被动绝热相结合，实现了杜瓦内低温液体没有任何蒸发排放的无损存储。它不仅是一种高效率、长期的低温推进剂在轨存储技术，还可以作为一种长寿命、高可靠、温度均匀稳定的复合式低温冷源。本课题从技术储备角度出发，依托本单位多年的脉冲管制冷及空间低温系统技术研究基础，率先开展了空间应用的零蒸发技术研究。主要研究工作内容如下:　　1.低温液体杜瓦漏热与零蒸发存储方案理论分析　　根据传统杜瓦结构形式计算其各项漏热量，提出改进措施并计算比较，得出采用纤维悬吊支撑、细长薄壁传输管道、制冷机冷屏及热开关等绝热措施，能极大地提高杜瓦绝热性能。基于杜瓦的漏热量计算并结合脉冲管制冷机的发展现状，对液氧、液氮、液氖、液氢、液氦等不同温区的低温液体储存，匹配不同的脉冲管制冷机，提出了多种零蒸发存储方案。对各方案进行计算分析和比较，评价它们的可行性和优缺点，给未来不同低温液体存储方案设计提供理论参考和依据。　　2.零蒸发系统的低温绝热与热开关技术研究　　对传统杜瓦绝热技术提出改进措施，取消颈管结构并采用细长薄壁盘旋不锈钢输液排气管路和凯芙拉纤维绳悬吊支撑方式。深入研究了绳束悬吊支撑的末端固定和预紧调节问题，设计了一种绳束末端打结胶合螺钉并通过螺纹预紧调节的机构并测试其可行性。为零蒸发杜瓦与制冷机耦合传热设计了一种环形肋片交错式气隙式热开关，计算分析了热开关的各结构参数对其性能的影响，并对研制的4种不同参数的热开关传热性能进行了实验研究和对比分析。　　3.用于器件冷却的地面液氮零蒸发系统研究　　基于以上的零蒸发技术研究和冷却地面超导器件需求，初步设计了一台地面液氮零蒸发系统装置，主要包括脉冲管制冷机、液氮杜瓦和热虹吸管。先开展了热虹吸管的优化设计和传热性能测试、制冷机的性能测试以及杜瓦的漏热测试;然后搭建零蒸发系统装置进行整机实验研究，测试各项绝热与传热技术效果并验证方案可行性。最终实现了液氮零蒸发存储，温度和压力稳定在80K和0.016MPa，制冷机功耗约70W，热管传热温差不到2K。其远距离的冷却隔离了制冷机的电磁与振动干扰，是一种优质高效的复合冷却方案。　　4.空间微重力下低温流体气液两相分布与耦合换热仿真研究　　采用FLUENT软件仿真分析微重力下杜瓦中低温流体的气液两相分布及制冷机冷却流体的传热问题。先初步分析微重力大小和方向对流场及温度场的影响以及初始气液比例和微重力条件对气液两相分布的影响。重点对杜瓦中流体与换热器的三维流固耦合模型，仿真分析了不同气液比例及微重力条件下的两相分布与耦合换热情况，结果表明当前设计方案能够较好的实现微重力下两相流体的温度场和两相分布的主动控制。　　5.空间应用的零蒸发系统实验研究　　采用空间脉冲管制冷机结合设计的2.5L小型液氮零蒸发杜瓦，基于现有技术基础条件提出了三种空间零蒸发存储方案（直接冷却方案、间歇冷却方案和冷屏冷却方案）。先对脉冲管制冷机的制冷性能和零蒸发杜瓦的绝热性能进行单独的实验测试，得到杜瓦漏热量为0.82W（仅杜瓦本身）、2.72W（含停机冷指）和1.7W（含热开关和冷指），制冷机的冷量能满足零蒸发实验需求。然后搭建多用途的零蒸发测试平台，依次对三种技术方案进行整机实验测试，获得实际运行参数并对比分析和评价。结果表明直接冷却方案系统简单高效，温度稳定，功耗仅30W，适用于连续工作存储模式;采用热开关的间歇方案能有效减小停机状态下杜瓦漏热量，降低系统平均功耗、提高效率，功耗约34W;冷屏冷却方案能以最小的代价延长低温液体的存储时间，虽然不能实现长期零蒸发存储，但却是有限存储时间内最经济的一种存储方案。