基于双向流固耦合方法的火箭发动机输流管路振动研究

火箭发动机的液氧煤油输送管路经常发生异常振动,严重威胁火箭发动机安全,处理不当将使火箭发射失败,造成巨大经济损失,因此必须对输送管路振动进行研究。本文建立了包含波纹管、多段弯管及其他附属结构的高压输送管路三维模型,采用双向流固耦合方法,在外源压力脉动激励作用下,对管路进行了振动研究,并通过热试车试验验证了计算结果的有效性。分析结果表明,同一频率下,振动加速度的幅值分布与流场压力幅值分布有明显的相关性,表明流体压力脉动是引起管道异常振动的根本原因,且随着平均压力的升高,管道的振动加剧。可视化结果表明,管道振动剧烈位置主要集中在中间管道和波纹管处。波纹管、弯管和支撑处的应力应变值较大,是容易发生结构失效的危险位置,应重点关注。     

长跨度低温输送管静力试验研究

液氧推进剂输送管用于运载火箭增压输送系统,将氧箱内推进剂安全、高效的输入发动机舱内。开展了某新型运载火箭推进剂输送管常温和液氮温区的静力试验研究。试验结果表明:随着内压或位移载荷的增加,管路的应力水平呈线性增加的趋势,内压引起的应力增加幅度更明显;输送管轴向刚度理论计算结果与试验结果吻合较好,验证了文中所采取的试验系统、试验方法是有效的。     

复合载荷作用下火箭输送管动力特性试验与数值研究

新型运载火箭多采用低温推进剂,增压输送系统作为火箭动力源头,其稳定性至关重要,因此新型增压输送管路的动力特性研究尤为关键。根据输送管路在箭上的实际安装状态,设计了大尺寸输送管路综合应力试验系统,此系统除传统的振动、控制系统之外,还包括低温液体加载系统、压力加载平衡系统、管路极限位移补偿系统、管路变形失稳防护系统。借助以上试验系统分析了管路结构在常温常压、充压、液氮充压状态下的管路结构的固有特性。依据试验分析结果建立并修正了管路有限元模型,结合试验对管路在箭上所经受的复合环境应力进行了仿真和试验研究,并对管路各部位动响应结果进行了分析。研究结果对不同类型的空间管路设计有着很强的指导意义。     

火箭发射场新型低温加注系统加注过程仿真研究

以某火箭发射场新型液氧推进剂地面加注系统为对象,将整个系统简化为地面储罐、箭上贮箱、输送管路,分别建立热力学模型,并依据边界条件耦合分析,实现了加注过程的瞬态仿真。针对液氧加注过程开展了计算分析,并就影响加注性能的主要因素开展了变工况分析与讨论。     

低温气液两相流中压力波传播特性研究

以竖直管路中的液氧-气氧两相流体为研究对象,构建了液氧流动冷凝与压力波传输数学模型,并通过实验数据验证了数学模型的正确性。数值模拟了不同流速下液氧-气氧的流动冷凝过程,得到了流速对压力波传播情况的影响规律。结果表明:过热气氧在液氧中发生流动冷凝的过程中,沿流动方向截面含气率逐渐减小,且随着入口流速的增加,气氧在管内冷凝的长度逐渐增加;在恒定扰动频率下,管路内流速越大,压力波的传播速度越慢,衰减幅度越大。     

采用板翅式热虹吸蒸发器实现液氧自循环吸附

本文介绍一个用于工业生产的液氧自循环吸附的流程及试验结果。文中重点论述液氧在垂直板翅槽道中两相流压力降及传热的计算模型与程序。建立在对窄缝矩形槽道中局部压力降与传热关系式逐步积分基础上的计算结果,与试验数据比较已获得较满意的结果。试验还提供了液氧在吸附器、过滤器及管路系统中压力损失的经验公式。证明正在完善中的液氧自循吸附技术可推广用于工业生产,是一项较先进的防爆措施。图8,表3、参考文献31。     

低温管路系统预冷过程仿真研究

低温液体在通过管路系统传输前,需对管路系统进行充分预冷,以避免低温液体在输运过程中出现气液两相,造成潜在的危害。基于多学科仿真平台AMESim中的Steiner流动沸腾换热模型,采用液氮作为预冷工质分析管路系统的预冷过程,重点研究进口压力、脉冲流频率及脉冲比率对管路系统预冷效果的影响。分析表明,在计算范围内,随着进口压力的增大,管路的预冷效率逐渐降低。因此,实际预冷过程中在满足流体输送要求时可以适当降低进口压力来提高预冷效率;脉冲流的预冷效率随脉冲频率的增大,先增大后趋于稳定,随脉冲比率的增大而减小。研究结果对于提高预冷效率、降低资源消耗、确保预冷过程安全进行,具有一定的指导意义。     

解决输氧管路冻堵的技术改造

根据液氧、气氧管道并网输送的特点,对供氧工序、管道结构进行技术改造,使输送的氧气中少含水分,保证冬季氧气输送管路不冻堵。     

液氧贮存输送系统的改造及稳定运行

叙述了液氧贮存输送系统存在的问题,分析原因,并加以改造解决;说明只有正确的设计、安装和合理的动力配置,才能确保液氧贮存输送系统的安全、稳定运行。     

单联和双联液压管路系统流固耦合振动特性分析

飞机液压管路常用于发动机的燃油与滑油输送，由不同种类的卡箍将其固定，组成液压管路系统。根据管路形状不同，连接形式多样，常见的包括单联液压管路系统和双联液压管路系统。为避免复杂工作环境下因流固耦合振动而导致管路系统出现振动失效等问题，以典型的单联和双联液压管路系统为对象，基于管路本体的Euler-Bernoulli梁假设和黏弹性材料假设，采用牛顿法分别对管路和管路中的流体进行受力分析，再通过加减消元推导出管路系统的运动微分方程。然后，进行无量纲化处理，依据管路两端一般支承的边界条件求解出管路系统模态函数和频率方程，并通过Galerkin法将单联和双联管路系统的运动微分方程在模态空间内展开，进行振动特性的计算分析，获得内部液压油的流速、压力以及质量比对液压管路系统流固耦合振动特性的影响。     

大型低温液体贮罐管路应力分析

针对使用传统的经验设计方法难以对大型低温液体贮罐管路所受载荷进行分析评定的情况,采用有限元分析方法,实现了对低温贮罐管路系统的温差、压力、重力以及基座沉降、管口等载荷的应力分析.详细分析了管路载荷分布情况和工况,特别针对-196℃/65℃设计范围的液氧贮罐管路,利用I-deas软件建立空间模型和壳单元网格,分析得到不锈钢材料管路系统温差、压力等载荷产生的应力分布情况,并得出温差应力是大型低温液体贮罐管路系统影响最大的载荷应力,同时得出管路弯头部位应力最大的结论,与实际情况完全吻合.     

稀薄气体流动的粒子图像测速实验研究

建立了一套可对真空度进行调节的实验装置,从大气压开始逐渐降低系统压力,进行系列稀薄气体流动的PIV流场实验.系统压力从101kPa、90kPa逐次降至10kPa,使用所选粒子在不同系统压力下分别进行PIV实验获得测量区域流场分布情况.运用计算流体力学的方法模拟大气压条件下实验区域的内部流动,对比结果发现该种条件下数值模...     

船用设备双波冲击试验机管路温度特性分析

采用FLUENT软件建立船用设备双波冲击试验机管路流体有限元模型,并对管路中流体在不同工作状态下系统流场分布及系统温度变化情况进行分析。仿真结果表明,管路中流体在工作状态下温度最高上升3度左右,满足船用设备双波冲击机的使用条件。     

G2.5超声波燃气表的仿真与实验研究

超声波流量计在中低压燃气测量领域中,由于燃气压力小、流量变化大、流速低等因素会导致其测量精度低。针对以上问题,设计两种不同的基表结构,通过流体动力学仿真计算,获得了两种基表结构在不同流量点的流场分布,通过对超声波传播路径区域的流场速度的大小和分布均匀性分析,确定更为合理的测量管路结构。最后通过设计相关实验,验证了流场仿真分析的合理性。     

内压缩流程中高压空气压力和流量的选取

利用BOC的GTC物性软件,在Excel电子表格中,建立了内压缩流程空分设备液氧汽化过程中,冷热流体间的温差分布及因传热温差而产生损失的计算模型。说明了计算模型建立过程中的一些问题,利用所建立的计算模型,计算出了内压缩液氧与高压空气单独换热时,不同的液氧压力,使损失最小的高压空气压力;计算了用组合式换热器汽化3MPa液氧时,膨胀空气量、膨胀空气的压力和温度、内压缩低压液氧量、内压缩液氮量等参数变化对高压空气压力和流量的影响,得出了一些结论。     

液氧加注数值计算模型

低温容器的挤压加注是一个复杂的动态过程.运用流动及传热学方程式,对一个圆柱形液氧储槽的加注过程进行了数值模拟与分析.计算域包括储槽内部,加注管路和侧满管路,通过程序仿真得到加注过程中加注流量、储罐内液体的充满率、储罐内的压力随加注时间的变化规律.算例表明,模型有一定的适用性,准确体现了加注压力对整个加注过程的影响.得到的计算数据为实际加注过程提供较可靠的依据.     

天然气大流量计量装置管路流场对检定的影响分析

在国家天然气计量站大流量检定系统的应用过程中,由于工作需开启不同的检定管路,所实施的核查级标准表和被检工作表具有多样化的组合方式,且工作流量较大,其检定结果准确度非常易受介质流场不稳定性的影响。为此,基于典型大流量检定装置的流程模型,通过采用FLUENT模拟不同检定口径在不同流量点下的不同工作组合模式,计算得到不同管路工作条件下的天然气体积流量测定误差值。研究分析结果表明:计量站的标准表不同组合方式工作条件对检定工作质量具有不同的影响,工作管路的口径越大而造成的介质流动不稳定性产生的检定结果准确度影响越明显,通过改善检定系统中标准表与检测表的管容和增大进、入口管路的间距可降低检定误差,从而一定程度地消除介质流动状态带给计量检定的影响,有效提高天然气计量检测的量传水平。     

大型液氧贮槽实现零放空的设计优化措施

针对大型液氧贮槽普遍存在的大量放空造成的能源浪费现象,分析了影响贮槽放空的主要因素,通过对各主要因素影响贮槽放空量的计算分析,提出了通过提高空分装置液氧产品过冷度实现液氧贮槽零放空的设计优化措施,并对现有的液氧贮槽压力控制方案进行了优化。     

生物质快速热解液化设备的管路工况点试验研究

本文对生物质快速热解液化设备(循环流化床工艺)的管路系统进行了详细的阻力计算从而选择了与系统相匹配的空气泵,解决了气体输送设备的选择问题.并在此基础上绘制了管路了性能曲线,确定了气泵在冷态试验中的工作点并为其在热态试验条件下的调试积累了一些经验.     

四川空分为长征七号火箭首飞保驾护航

<正>2016年6月25日,我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的长征七号运载火箭在海南文昌航天发射基地首次发射成功。四川空分设备(集团)有限责任公司为海南文昌航天发射基地提供的液氧过冷器、液氧/液氮低温贮槽、冷氦换热器、液氢槽车、低温真空阀门、低温加注管道及摆杆管路系统等低温加注系列产品,在此次火箭成功