随着高性能计算技术和计算流体力学的快速发展,基于计算机系统的数值模拟方法已被广泛应用于科学工程领域,成为与实验研究同等重要的研究手段。航天器贮箱内推进剂管理一直是航天领域的难点问题,尤其是对加注过程和晃动过程中液面行为研究还不够深入,开发面向微重力条件下贮箱液面失稳问题的模拟平台,对贮箱加注过程和晃动过程的推进剂液面发展行为进行深入研究,可为航天器贮箱设计与推进剂管理提供重要参考,具有重要战略意义。本文基于开源CFD工具OpenFOAM,对两相流求解器进行扩展,开发了面向微重力贮箱液面失稳问题的模拟平台。本文主要研究内容和创新点包括:本文总结了微重力液面研究的重点及难点问题,提出了航天器贮箱加注过程和晃动过程的模拟需求,包括精确稳定的数值求解方法、高效的模拟工具以及全面的验证分析三个方面;并基于OpenFOAM开源软件设计了面向微重力贮箱液面失稳问题的模拟架构,提出了扩展模块的设计思路及与OpenFOAM的层次结构关系,为航天领域应用模拟提供参考思路。针对数值求解方法的需求,本文以现有两相流求解器为基础,设计加注模拟边界条件,提出利用毛细流动(CCF)一维理论模型对流道入口前的收缩管道的流动进行建模分析,借助Matlab工具计算入口压强边界条件;针对贮箱晃动模拟,对求解器添加动网格技术的支持,提出了动网格设计机制。针对高效模拟的需求,本文设计了贮箱液面失稳模拟分析工具。提出步进式判定临界流量算法,将流道出口处平均速度作为气泡识别参数;基于动网格技术设计了俯仰晃动激励,实现了贮箱复杂晃动模拟;在贮箱液面稳定性参数评价机制中,设计了液面稳定性参数指标求解方法,提供液面失稳行为的全面描述。最后,本文利用国际空间站实验结果对数值模拟平台进行验证;同时对楔形流道不同流动现象进行参数性分析;首次对球冠型贮箱在俯仰激励下的液面晃动行为进行预测,计算出不同充液比下的液体固有频率,并对不同激励频率下的液面特性进行了分析。本文数值模拟方法能对微重力贮箱液面行为进行可靠有效的模拟,可为航天器贮箱设计及推进剂管理提供指导,具有重大的应用价值。