液体火箭贮箱闭式增压系统仿真研究

液体火箭贮箱增压系统通过控制火箭推进剂贮箱气枕压力,使推进剂出口压力和流量达到发动机系统要求.本文利用AMESim建立了气瓶贮气闭式增压方案仿真模型,对增压过程进行了研究,模型符合实际工作过程.     

非均匀热流对热力排气系统自增压及排气损失影响

热力排气系统(TVS)是通过流体混合与节流换热排气双重作用实现低温推进剂在轨长期贮存的一种有效的压力控制技术.为深入研究推进剂贮箱在轨过程中非均匀受热时热力排气系统的控压特性,在工作于室温温区的TVS模拟装置上,以R141b为气液相变贮存介质,研究非均匀热流(仅气相受热、仅液相受热、气液一侧同时受热)对TVS作用下的贮箱增压特性及排气损失的影响.对比不同部位受热时,贮箱的增压速率、TVS运行特性和排放损失.结果表明,仅贮箱气相区受热时,贮箱升压速率最快,TVS启动频率最高,排放损失最大;仅贮箱液相区受热时,贮箱升压速率最慢,TVS启动频率最低,排放损失最小,相比仅气相区受热分别减少了42%,29%和33%.综合考虑贮箱的增压速率、流体热分层和排气损失,在空间微重力环境下,贮箱内壁面宜进行亲液处理或采用毛细结构来避免气枕空间的直接受热.     

氢氧发动机推力室身部液氢传热试验系统技术研究

为研究某型号氢氧发动机推力室身部液氢的传热特性、身部不同深宽比冷却通道结构对冷却特性的影响、不同室压和混合比情况下高深宽比冷却通道内的肋条温度分布和气壁温度分布特性,设计并建立了液氢传热试验系统,详细介绍了推进剂供应系统、冷却液氢供应系统、冷却水供应系统、控制系统的组成和试验能力,重点论述了降低贮箱增压起始段压力峰技术、低温氢气排放技术、试验工艺技术、安全防护措施等关键试验工艺技术。     

氧箱自生增压地面试验技术研究

为模拟某型号火箭芯二级氧箱自生增压状态,考核验证增压系统参数选择的正确性和工作协调性,设计并建立了芯二级氧箱自生增压试验地面试验系统,解决了某型号火箭芯二级氧箱自生增压试验系统建设的技术难题,例如,高温氧气的安全获取、高压氧气试验工艺管路的安全设计、大流量变工况液氧的出口流量控制、低温贮箱小气枕增压稳压技术等通过多次试验验证,芯二级氧箱自生增压试验系统涉及的诸多关键技术难题也得以解决,圆满完成了试验任务,对后续其它型号火箭的氧箱自生增压试验系统的设计具有重要的借鉴价值。     

活塞往复泵内流场非稳态数值模拟

为提高空间液体火箭推进系统性能,满足航天任务的轻质需求,采用活塞往复泵对推进剂进行增压输送。采用动态层和局部重划2种动网格技术研究往复泵内的非稳态流场,分析了活塞挤压推进过程中内流场的压强分布,得到了往复泵的压强输出特性以及结构参数对往复泵平均流量的影响。结果表明:往复泵输送推进剂时压强升高迅速,其单向阀在活塞行程末端有效阻止了推进剂回流;双缸往复泵交替作用时,有利于对推进剂的平稳输出。     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。     

推进剂贮箱自动增压系统调试方法研究

通过在发动机试验过程中,对地面贮箱PID自动增压系统各环节进行调试和全面的分析,确定了在调节过程中,可引起贮箱压力波动的诸多因素.其中,合适的比例(P)、积分(I)参数设置是得到满意控制效果的关键.进而模拟发动机点火条件和状态,制定调试方法和步骤.经调试和分析,确定了合适的P、I参数,并通过点火试验得到了验证.试验数据表明,液氧贮箱压力在5s达到稳定范围,得到了满意的贮箱压力控制效果,为今后PID自动增压系统的应用和调试提供了参考.     

液氢加注系统漏热故障对火箭发射的影响

以AMEsim面向对象软件作为建模工具,以液阻与摩擦损失方程Darcy-Weisbach公式、挤压与漏热模型为基础,基于发射场液氢加注系统,建立液相流动和气液两相流动模型,分析了不同漏热率,管路、器件漏热故障时对火箭贮箱的影响变化情况。研究结果表明:与液氢流动实际数值相比,两相流模型中气化液氢的压力、阻力、流量等参数的作用,改变了火箭贮箱的加注工位高度和贮箱气枕压力;两相流模型可进行加注系统漏热故障仿真,并能预示加注故障过程与结果。     

两级增压流通特性对柴油机高密度-低温燃烧过程的影响机制的基础研究与进展

以高密度-低温燃烧理论体系为基础,针对两级增压柴油机流通特性对气路系统相关参数、混合历程、燃烧反应和排放生成的影响机理等基础科学问题进行研究,提出合理组织缸内高密度充量在时间与空间的不均匀分布状态,以及柴油的雾化和分布特性是改善柴油机燃烧特性与排放特性的关键,而协调超高增压技术与喷油策略、可变气门技术、EGR技术的耦合关系是重型柴油机在全工况范围内实现高效清洁燃烧的技术路线。     

空气涡轮液体火箭发动机建模与仿真研究

空气涡轮火箭发动机ATR(AeroTurbo Rocket)是一种吸气式组合推进装置,可以作为战术导弹、巡航导弹和重复式二级入轨航行器的一级动力等不同任务背景飞行器动力而引起关注.文章建立了液体推进剂ATR发动机非线性气动热力模型,模型考虑变比热容影响,并将发生器与主燃烧室热力计算模块与涡轮发动机仿真迭代计算模块集成,开发了仿真软件,可用于ATR发动机设计点和非设计点特性计算.文中分析了热力循环参数对液体推进剂ATR发动机性能的影响,通过性能仿真研究了发动机特性.结果表明:ATR发动机压气机增压比可大幅降低,既提高了比冲也使结构复杂性降低;需匹配各部件设计参数,使大工况范围内部件工作在温度压力许可范围.     

基于DADS软件的履带车辆动力学仿真

介绍了大型复杂系统动态仿真与设计软件———DADS中的履带模型 ,利用该软件以国产某型坦克为对象 ,给出了对作为复杂多体系统的履带车辆的整车建模的方法并对整车运动进行了动力学仿真 .所得结果表明该仿真方法具有高效、便捷和对系统动力学行为更深入的洞察能力等优点     

剩余推进剂排放对卫星表面污染量的计算

分析了某运载火箭的第三级火箭在星箭分离后,贮箱内剩余推进剂排放的物理过程;应用Euler理论的多相流体模型,建立了剩余推进剂排放气-粒两相湍流流动的数学模型;计算了剩余推进剂排放对卫星造成的最大污染量,为推进剂排放方案的实施与否提供理论依据.     

基于Fluent软件的旋流池分离效果数值模拟

介绍了FLUENT软件并采用该软件对某型旋流池进行了数值建模与计算,得出了该旋流池的分离效率曲线和累计效率曲线,明确了该旋流池的沉淀特征。其结论对于优化旋流池的设计具有参考价值。     

新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟

目的 利用数值模拟的方法 为优化设计新型气浮-沉淀池提供参考依据.方法 使用计算流体力学软件Fluent对新型气浮一沉淀池运行沉淀工艺时的固液两相流进行数值模拟.结果 通过数值模拟计算得到颗粒的运动轨迹,及粒径、密度值与去除率的关系曲线.计算了颗粒在密度下限值时的沉淀速度,即各粒径粒子在此密度值时其对应的最不利沉降速度的变化规律.结论 该模型能较好地反映颗粒的沉淀规律,可以作为进一步研究新型气浮-沉淀固液分离工艺设计参数优化的基础.     

基于AMESim的火箭推进剂加注系统仿真研究

基于模块化建模思想和AMESim仿真平台,建立了火箭推进剂加注系统的仿真模型。针对泵气蚀故障开展了仿真研究。结果表明,模型能有效反映加注系统正常和故障状态下的动态特性。通过故障仿真可以安全、经济、高效地获取故障数据,从而有效解决加注系统故障案例缺乏,故障数据难于收集等问题,为加注系统的故障诊断、健康管理和维修维护等提供支持。     

在轨加注航天器的姿态动力学模型

针对推进剂在轨加注的过程会使航天器转动惯量产生显著变化而影响航天器的稳定姿态,对航天器在轨加注整个物理过程进行详细分析,并对在轨加注航天器转动惯量的变化规律进行研究.在一定前提条件下,给出了一种转动惯量参数的有效计算方法,进而给出时变参数航天器姿态动力学模型.通过测量推进剂流速,该方法可实现在线计算.仿真结果表明方法的...     

基于VB 6.0的双容水箱液位串级控制系统设计

介绍了基于VB6．0软件的双容水箱液位串级控制系统的设计和实现方法．通过在SUPCON CS4000 DDC实验装置上进行实验得到双容水箱的数学模型,应用Simulink进行串级控制系统仿真．把改进的PID控制器仿真算法应用于双容水箱液位串级控制系统主副回路的调节,用VB6.0软件编写了该控制系统的仿真软件并进行仿真,其结果与Simulink的仿真结果相比,验证了串级控制系统仿真软件的正确性．     

球形储液罐液-固耦联地震反应及减振方法

为了减轻球形储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动的1000m3球形储液罐有限元模型,研究了球形储液罐的地震反应以及液体晃动对地震反应的影响,结果表明支撑体系是球形储液罐的薄弱环节,为此通过引进被动控制技术和改变支撑角度的措施研究球形储液罐的减振方法.数值分析结果表明,被动控制技术对球形储液罐具有较好的减振效果,改变支柱支承角度可以有效提高球罐的抗震性能.     

多变量系统基于回归神经网络的预测控制

以罐式搅拌反应器为例 ,研究多变量系统基于神经网络的预测控制及改善控制性能的方法 .针对复杂多变量系统难以建模的问题 ,采用多层局部回归神经网络离线建立其预测模型 .在反馈校正中 ,考虑到控制准确性和实时性的要求 ,采用偏差补偿和模型修正相结合的方式修正神经网络的预测输出 .实验中 ,研究了改善控制性能的方法 ,得出 :对性能指标中的偏差项负指数加权 ,可大大加快系统的动态响应过程 ,并在一定程度上减少系统超调 .仿真结果表明控制算法有效 .     

多变量系统基于回归神经网络的预测控制

以罐式搅拌反应器为例,研究多变量系统基于神经网络的预测控制及改善控制性能的方法。针对复杂多变量系统难以建模的问题,采用多层局部回归神经网络离线建立其预测模型。在反馈校正中,考虑到控制准确性和实时性的要求,采用偏差补偿和模型修正相结合的方式修正神经网络的预测输出。实验中,研究了改善控制性能的方法,得出：对性能指标中的偏差项负指数加权,可大大加快系统的动态响应过程,并在定程度上减少系统超调、仿真结果表明控制算法有效。