随着深空探测的发展,对航天器的寿命提出了更高的要求。电推进技术和在轨加注技术可以有效地延长航天器寿命。氙是电推进常用工质,目前在航天器上主要存储方式是气态或超临界态。本文基于航天低温技术的发展,针对液氙的在轨存储,提出液氙的在轨加注方案。液氙温度较低,汽化潜热小,动力黏度大,在加注管路和被加注贮箱内,由于降压或受热,容易发生相变,在管路和贮箱内形成气液两相流,使贮箱压强增大,不利于在轨加注的持续进行。而在多种加注方式中,无排气加注利用过冷的液体来冷凝蒸气降低贮箱的压强,对于容易相变的推进剂来说,是一个十分有前景的在轨加注方式。因此,有必要对液氙在轨加注过程中管路内两相流动特性以及微重力条件下贮箱无排气加注过程展开研究。本文针对氙在管路和贮箱内出现两相流情况,分析氙在加注管内和贮箱内的热力学特性。基于零维集总参数模型、一维均相流模型和二维两相流模型计算氙在管路和贮箱内的两相流动和热力学特性。分析了氙的物性参数特点。基于一维均相流模型计算液氙在管内闪蒸过程,与集总参数模型和二维两相流模型相互对照,得到了压强、温度、干度、空泡率、速度等参数沿管路分布,分析了液氙在管路传输过程中压降、含气率和质量流量的影响因素,相较于液氮、液氧等低温推进剂,液氙因压强降低更容易发生相变。基于二维两相流模型仿真分析了液氙在贮箱内的无排气加注过程,比较了液氙在地面和在轨情况下贮箱内压强、温度、相变速率和气液界面的不同,并分析了质量流量对液氙在轨无排气加注的影响。基于集总参数模型参数化分析了入口过冷度、贮箱热流量、入口压强、贮箱体积、壁面温度和管路几何参数对贮箱充填率的影响。最后,对液氙的在轨加注过程进行了分析,对不同的加注场景设计了相应的加注方案。本文以数值仿真为主,对氙在管路内的闪蒸流动特性和无排气加注热力学特性展开了研究,进一步丰富了氙的管内和贮箱内两相流动特性分析,探讨了加注系统中贮箱充填率影响因素分析,为液氙的在轨加注提供了支撑,对于延长电推进系统寿命具有一定的工程应用价值。