随着航天事业的迅速发展,推进剂在航天器中的比重在不断的增大,由于航天任务越来越复杂,对其姿态和机动能力的要求越来越高,这就使得我们对航天器在运行过程中推进剂的晃动问题越来越重视。火箭发射后第一阶段的飞行稳定性和入轨后的飞行精度、姿态控制和变换轨道与液体的运动状态有着密不可分的关系。首先贮箱内推进剂的重量越重,其晃动的质量也在不断的增大,其固有频率越来越低,在几赫兹以下的低频晃动容易和航天器的系统频率相一致,对航天器产生不良的作用。而且,航天器的力和力矩很容易受到航天器所携带的液体推进剂晃动的干扰,使姿态产生巨大的变化。本文从航天工程的实际应用出发,从理论、仿真和实验三方面对微重力条件下的液体晃动特性进行研究,主要的研究内容有:微重力条件下贮箱内液体晃动理论建模。首先独立提出了一种新的微重力条件下液体晃动的理论模型,从流体的三大基本方程出发,对方程进行简化,接着对贮箱壁面运动学边界条件,自由液面运动学边界条件,自由液面动力学边界条件进行线性化处理,最后求出液体晃动的振幅,阻尼,力和力矩的理论模型,编程求出一阶,二阶和三阶的频率和波形。液体晃动的数值仿真分析与验证。用Pro/E建立贮箱模型,然后用ANASYS中的ICEM前处理软件对贮箱模型进行网格划分,用Fluent软件进行数值模拟仿真,两相流模型采用VOF模型,首先对常重力下的液体晃动进行仿真,然后对微重力情况下的液体小幅度晃动和大幅度晃动进行数值仿真,对比仿真结果。由于在仿真的过程中需要考虑贮箱的运动和动态接触角的问题,所以在Fluent中加载了用户的自定义函数,分析动态接触角对贮箱晃动的影响。液体晃动的实验设计。结合我国的中科院的百米落塔的实验条件,设计用来验证液体晃动的的实验装置和实验方法步骤,实验的设计开展为后续的工作奠定了良好的基础。论文从理论研究、数值仿真和实验设计等方面对微重力情况下液体的晃动特性进行了分析,得出了理论模型,并用数值仿真和实验等方法对其验证,丰富了微重力情况下推进剂在贮箱内晃动的研究内容,不管在工程上还是在理论研究上都具有重要的意义。