火箭發(fā)動(dòng)機(jī)泵設(shè)備的部件溫度數(shù)據(jù)的模仿

2013-07-24

溫度核算模型將發(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)入固體單元的總熱流量等于各構(gòu)件的內(nèi)能改變率即Ein5j=MCpdT/dS（1）式中下標(biāo)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(méi)有燃料焚燒開(kāi)釋的熱量，噴管和乏氣管的換熱首要思考本身輻射和太陽(yáng)輻射；渦輪、泵和進(jìn)口管的換熱首要思考噴管輻射、太陽(yáng)輻射、本身輻射、相互間的導(dǎo)熱和環(huán)境的對(duì)流換熱；排空管和排放管的換熱首要思考本身輻射、太陽(yáng)輻射、管內(nèi)對(duì)流換熱和環(huán)境間的換熱。

　　泵腔剩余氧化劑排空核算模型滑行進(jìn)程中，泵殼體溫度隨時(shí)刻逐步升高。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，當(dāng)滑行結(jié)束時(shí)，其溫度能夠上升到100e，而氧化劑液態(tài)N2O4的沸點(diǎn)低，常壓下僅為2112e，一次關(guān)機(jī)時(shí)泵腔剩余氧化劑的溫度，通常低于其飽滿(mǎn)溫度3e.滑行時(shí)刻，氧化劑因吸熱升溫，汽化脹大升壓，經(jīng)過(guò)排空閥排空。排空閥是定壓?jiǎn)蜗蜷y，當(dāng)泵腔壓力到達(dá)或高于排空閥翻開(kāi)壓力p1時(shí)，排空閥自動(dòng)翻開(kāi)，氧化劑以汽液兩相混合物排放；因?yàn)榕欧?，泵腔中壓力下降，到達(dá)排空閥封閉壓力p2時(shí)，排空閥封閉。

　　核算成果及比擬對(duì)某液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)泵體系各構(gòu)件在滑行進(jìn)程中的溫度改變進(jìn)行了核算。渦輪、泵及進(jìn)口管的溫度改變及其與試車(chē)數(shù)據(jù)比擬，圖中縱坐標(biāo)為構(gòu)件溫度值，橫坐標(biāo)為時(shí)刻。其間給出了滑行時(shí)刻渦輪殼體溫度改變及其核算成果與試車(chē)丈量數(shù)據(jù)的比擬；給出了滑行時(shí)刻泵殼體溫度改變及其核算成果與試車(chē)丈量數(shù)據(jù)的比擬；為滑行時(shí)刻進(jìn)口管壁溫度改變。泵腔中剩余氧化劑汽液比核算成果如，給出了剩余氧化劑經(jīng)定壓?jiǎn)蜗蜷y排空進(jìn)程的泵腔壓力改變，標(biāo)明了在整個(gè)滑行進(jìn)程中泵腔的壓力改變。

　　滑行進(jìn)程中，渦輪殼體溫度下降了444e，渦輪的熱量經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱和輻射等方法傳遞給泵殼及進(jìn)口管；泵殼體溫度升高了70e，滑行結(jié)束時(shí)到達(dá)98e，泵殼體的熱量經(jīng)過(guò)液體導(dǎo)熱、對(duì)流和歡騰換熱方法加熱泵腔中的氧化劑；泵進(jìn)口管溫度從18e升高到78e.渦輪殼體和泵殼體溫度核算成果與試車(chē)丈量成果符合杰出，在試車(chē)時(shí)沒(méi)有丈量進(jìn)口管的溫度和泵腔氧化劑物態(tài)和汽液份額的數(shù)據(jù)。核算成果與試車(chē)數(shù)據(jù)之間的誤差是因?yàn)楹怂阒惺韬隽艘恍┓怯斜匾亍⒑怂闼贸晒歉鳂?gòu)件的平均值，而試車(chē)丈量的是構(gòu)件中部分點(diǎn)的值。核算成果標(biāo)明，這篇文章所建模型的核算成果與試車(chē)成果符合杰出，這篇文章所建模型正確?；羞M(jìn)程中，渦輪殼體溫度顯著下降，而泵殼體和進(jìn)口管溫度明顯升高；滑行結(jié)束時(shí)泵腔中剩余氧化劑含汽率B為1.由此可見(jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)二次發(fā)動(dòng)前有必要對(duì)其泵體系進(jìn)行冷卻和掃除泵腔氣態(tài)氧化劑，比方施行二次發(fā)動(dòng)前的自動(dòng)排放。