火箭發(fā)動(dòng)機(jī)泵部件溫度特質(zhì)數(shù)據(jù)的驗(yàn)算
2013-07-26
模型樹立將發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、乏氣管、渦輪殼體、泵殼體、進(jìn)口管、排放管別離劃為集總參數(shù)法的一個(gè)固體單元,假定每個(gè)固體單元的溫度是均勻的。依據(jù)能量守恒定律,t時(shí)刻內(nèi)進(jìn)入各固體單元的總熱流量<等于傳出的總熱流量,即Eind5jdt-Eoutd5jdt=0(1)式中j標(biāo)明第j個(gè)單元。發(fā)動(dòng)機(jī)在一次關(guān)機(jī)到二次發(fā)動(dòng)的滑行時(shí)刻,沒有燃料焚燒開釋的熱量,噴管和乏氣管的換熱首要思考本身輻射和太陽輻射;渦輪、泵和進(jìn)口管的換熱首要思考噴管輻射、太陽輻射、本身輻射、相互間的導(dǎo)熱和環(huán)境的對(duì)流換熱;排放管的換熱首要思考本身輻射、太陽輻射、管內(nèi)對(duì)流換熱和環(huán)境間的換熱。別離樹立了包含噴管、乏氣管、排放管、渦輪、泵及進(jìn)口管等構(gòu)件熱平衡微分方程,下面給出噴管、乏氣管、渦輪、泵及進(jìn)口管等首要構(gòu)件的熱平衡微分方程。式中pg,fq,pk,p,fw,lbk,jk等下標(biāo)變量別離標(biāo)明發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、乏氣管、排空管、排放管、渦輪、泵及進(jìn)口管等。
方程的求解用Taylor展開法對(duì)方程離散,選用半隱格局求解離散方程。各構(gòu)件的初始條件實(shí)驗(yàn)斷定。其間,泵、渦輪與進(jìn)口管等各構(gòu)件溫度互相制約,有必要耦合迭代求解。求解時(shí)首要假定一個(gè)泵殼的溫度,別離求渦輪和進(jìn)口管的溫度,再用取得的溫度去求解泵殼溫度,并與上一次求解得到的泵殼溫度值比擬,迭代精度值持續(xù)迭代,直到滿意收斂條件停止,即完結(jié)這一時(shí)層的核算,然后進(jìn)入下時(shí)層的迭代。對(duì)流傳熱系數(shù)的斷定排放進(jìn)程中進(jìn)口管、泵殼與氧化劑進(jìn)行對(duì)流換熱,因?yàn)檫M(jìn)口管、泵殼壁溫均高于氧化劑的沸點(diǎn),所以斷定換熱系數(shù)時(shí)要思考相變的影響。在核算中首要判別是不是發(fā)生了歡騰換熱,然后別離選用不一樣換熱系數(shù)進(jìn)行核算。
核算成果及比擬發(fā)動(dòng)機(jī)地上試車實(shí)驗(yàn)在中國航天科技集團(tuán)公司某研討所的實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。渦輪、泵殼及進(jìn)口管的溫度改變及其與試車數(shù)據(jù)的比擬,縱坐標(biāo)為構(gòu)件相應(yīng)溫度改變值,橫坐標(biāo)為時(shí)刻,泵腔含氣率核算成果。為排放進(jìn)程中渦輪殼體溫度改變及其核算成果與試車丈量數(shù)據(jù)的比擬;為排放進(jìn)程中泵殼體溫度改變及其核算成果與試車丈量數(shù)據(jù)的比擬;為排放進(jìn)程中進(jìn)口管溫度改變及其核算成果與試車丈量數(shù)據(jù)的比擬。從3發(fā)現(xiàn)渦輪的溫度改變不明顯,僅降低2.1e,渦輪的溫度改變首要是經(jīng)過它與泵殼體之間的導(dǎo)熱傳熱,而與周圍環(huán)境的對(duì)流換熱和構(gòu)件之間的輻射換熱所占份額較小。
經(jīng)某型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵體系實(shí)踐使用標(biāo)明該模型能夠用于火箭二次發(fā)動(dòng)前發(fā)動(dòng)機(jī)泵體系溫度改變的研討。核算成果標(biāo)明,所建模型的核算成果與試車成果符合杰出;二次發(fā)動(dòng)前的自動(dòng)排放進(jìn)程對(duì)渦輪泵體系的冷卻作用很明顯;排放結(jié)束時(shí)泵腔中含氣率為0,二次發(fā)動(dòng)前經(jīng)過自動(dòng)排放氧化劑冷卻泵體系是必要和可行的。由此可見,這篇文章所建模型正確,可用于發(fā)動(dòng)機(jī)高空滑行冷卻排放時(shí)的核算。
上海帕特泵業(yè)制造有限公司
2013年07月26日 星期五
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