Liquid Lubricant Evaporation in Space Applications

Tato disertační práce zkoumá vypařování a molekulární transport kapalných maziv ve vakuu odpovídajícím podmínkám vesmírného prostředí a převádí tato zjištění do praktických doporučení pro návrh labyrintových těsnění. Byla vyvinuta řada vlastních experimentálních platforem pro získání časově rozlišených dat o vypařování a pro studium přenosu par skrze labyrintové těsnění za řízených teplotních a vakuových podmínek. Naměřené hodnoty byly spojeny s analytickým modelováním a simulacemi molekulárního proudění, aby bylo kvantifikováno, jak geometrie labyrintu, struktura jeho povrchu a provozní režim ovlivňují zadržení par. Klasické predikce založené na Langmuirově přístupu, využívající aproximaci tlaku par pomocí Clausius–Clapeyronovy rovnice, systematicky nadhodnocovaly úbytek hmoty v testovaných podmínkách. Pro korelaci modelů s experimentem byly odvozeny korekční faktory specifické pro dané mazivo, což umožňuje kalibrované využití jednoduchých analytických vztahů při návrhu. Experimenty i simulace ukázaly, že delší a stupňovité labyrintové těsnění snižují pravděpodobnost průchodu vypařených molekul labyrintem, že zvýšená drsnost povrchu omezuje únik díky silnějšímu rozptylu molekul a že rotace stěn těsnění dále potlačuje průtok u protáhlých kanálů. Byl představen kompaktní, simulačně odvozený korekční model vlivu drsnosti povrchu, využívající jeden amplitudový parametr a validovaný na základě měření v rámci studovaného rozsahu. Výsledky zvyšují přesnost odhadů vypařování a poskytují testy podložená doporučení pro geometrii labyrintu, úpravu povrchu a provozní podmínky, což podporuje čistší a spolehlivější mechanismy mazané kapalinami pro kosmické aplikace.