推进剂贮箱液体质量特性分析

本文介绍了推进剂贮箱在微重力和低重条件下的质量特性分析方法。通过对微重力条件下液面分析和计算得到了较为精确的质量特性分析结果。在计算中采用了打靶法进行迭代，计算结果精度较高。     

卫星用表面张力贮箱的设计、应用及其发展

本文介绍了推进剂贮箱的主要形式及其原理和推进剂贮箱的设计及其发展趋势。重点论述了表面张力贮箱的试验验证及其验证计算，阐述了表面张力贮箱的应用状况及其发展趋势。     

表面张力管理装置的微重力流体计算

推进剂贮箱是航天器上的大件产品，用于贮存和管理推进剂，在大型航天器中推进剂的质量已经占到了总质量的60％以上，推进剂的管理成为影响航天器控制的主要因素。由于航天器处于失重或微重力环境下，给推进剂的管理和供应带来很大麻烦。表面张力管理装置(PMD)通常用于微重力条件下推进剂的管理，其中导流板和蓄液器是两种结构简单可靠性高的管理装置．但它的分析计算比较复杂。本文对新设计的大容量表面张力贮箱所用的导流板与蓄液器进行了微重力条件下液体导流和填充的数学建模与计算，为贮箱的设计提供了依据。     

欧洲星2000推进剂贮箱的设计和鉴定

原型欧洲星推进剂贮箱是１９８７年进行鉴定试验的。由于当时它也设计用于其他任务，用与基本设计类似的方法对中间柱体部分长度比基本设计长３．１８１ｉｎ到短６．９７ｉｎ的长度范围的贮箱进行了鉴定。这样，使用相同推进剂管理装置的同一基本设计的推进剂贮箱，其容积范围可在基本设计容量的７７．７％－１１０．１％之间变化。     

微重力环境下板式贮箱内推进剂流动的数值模拟

为了研究微重力环境下板式表面张力贮箱内推进剂的流动规律，本文对板式贮箱导流板的驱动机理进行了分析，得到了微重力环境下板式贮箱内部定常和非定常流动的基本方程。应用四阶龙格-库塔法对定常流动方程进行求解，得到定常流动时导流板上液带的分布规律，应用MacCormack数值离散方法，对非定常流动方程进行求解，得到了不同时刻导流板上液带的分布规律及液带恢复稳定所需的时间。计算结果为板式贮箱的设计提供了数值依据，奠定了板式贮箱的设计基础。     

基于SPH方法的弹性体贮箱内液体晃动特性分析

采用Abaqus中的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)求解器分析贮箱液体晃动.通过理论解验证SPH算法分析液体晃动的可行性;考察贮箱模型分别为弹性体和刚体时的压力变化,可知刚体贮箱的峰值压力比弹性体的大且其峰值出现更早;考虑贮箱为弹性体,研究在各因素下充液贮箱的晃动特性,包括充液量、晃动转角、液体材料属性和周期等.当贮箱充液量为2/3左右时,贮箱受液体晃动影响最明显;随着晃动转角的增大或周期减小,贮箱结构变形显著增大;液体材料属性对贮箱的影响有限.     

谐波平衡法求解俯仰运动矩形贮箱中液体非线性晃动

针对俯仰运动贮箱中液体的晃动用变分原理建立了一类新的Lagrange函数,以此为基础可以解析方式来研究俯仰运动贮箱中液体的非线性晃动．首先将速度势函数Φ在自由液面处作波高函数叩的Taylor级数展开,从而导出自由液面运动学和动力学边界条件非线性方程组;然后用谐波平衡法(HBM)假设其解为各次主导谐波叠加的形式,并代入方程组中得到含有未知系数相应多个代数方程式;最后用Broyden法对代数方程组求解．以无挡板开口二维、刚性矩形贮箱为例,研究了液体的大幅晃动,就液体晃动的幅值而言,在一定激励频率范围内,理论计算值与试验结果吻合较好,同时液面波高出现明显的零点漂移现象．     

板式贮箱中蓄液器的初步设计及分析

蓄液器是板式表面张力贮箱最重要的组件之一，它即可以和导流板搭配使用，也可以单独使用，来对推进剂进行有效管理。本文介绍了蓄液器在板式贮箱中应用的：睛况，并对蓄液器在微重力环境下利用表面张力蓄留液体的原理进行分析，得到蓄液器工作的基本方程，通过对该方程进行求解，得到蓄液器的临界加速度，以及在各种微重力加速度下咱勺最大蓄液量、临界蓄液量和推进剂残留量，进而得到蓄液器的有效蓄液量，对蓄液器的性能进行全面评估，为蓄液器的优化设计和微重力试验验证提供指导和依据。     

卫星用推进剂贮箱的设计与发展

贮箱是推进系统的重要部件，它的功能是贮存和按工作要求向发动机输送推进剂。它应具有在工作期间液体推进剂始终保持覆盖贮箱出口的能力，特别是贮箱快排空之前仍能排出不含增压气体的推进剂。为此对贮箱中的液体要加以管理，根据实际需要可以选择不同的管理方式。由于航天科技的迅速发展，开展长寿命、相容性好、排出效率高的表面张力贮箱研究已成为当前航天领域的重要课题。本文吸取国外的成熟技术，结合国内的工艺水平，主要写出     

CAE技术在表面张力贮箱研制中的应用

贮箱是航天器最重要的组件之一，用于对推进剂进行有效管理。贮箱的设计要涉及壳体及管理装置强度、微重力环境下液体管理及地面试验验证等诸多问题。本文介绍了CAE技术在表面张力贮箱开发设计中的应用，结果表明采用CAE技术能够大大加快开发进程。节约开发时间和成本。     

一种飞行器燃料温控系统设计与优化

高空长航时飞行器由于长时间处于低温使用环境中,飞行器的燃料及其供给系统需进行温度控制功能设计,以保障飞行器长时间正常运行,以免造成飞行器损坏;飞行器燃料所处的低温环境受到内外部多种热源影响,且与飞行器的飞行任务剖面密切相关,温度环境复杂且难以有效计算仿真;针对飞行器在复杂低温环境中对燃料进行温度控制功能的需求,以及飞行器对温控系统高可靠性要求、资源条件限制苛刻等限制条件,开展了温控系统设计和优化,并完成了硬件设计和系统仿真;由于地面试验和真实环境差异较大,单一地面试验很难模拟真实热环境,对系统优化设计造成困难,针对性开展热环境分析,系统方案设计、地面试验和飞行试验联合验证,优化系统方案,实现了一种高效可靠,且易于工程应用的燃料贮箱温控功能,取得了良好的工程应用效果,同时该优化设计方法具有一定的扩展性。     

云计算下石油化工罐区储罐液仪表设计与实现

近年来,随着我国互联网云计算的不断发展,云计算技术被应用于诸多领域。针对传统石油化工领域中储罐液仪表存在的罐内压力检测精准度差、温度感应灵敏度低与储罐液状态数据分析面窄等问题,提出云计算下石油化工罐区储罐液仪表设计。通过大数据运算核心进行框架构建,在此基础上,采用PCJD气流密度差算法、微感热源运算单元与数据流云算技术,对传统储罐液仪表进行设计改进,从问题的根源进行针对性解决。仿真对比试验证明,提出的云计算下石油化工罐区储罐液仪表设计,具有罐内液压力数据反馈精准度高,温度感应灵敏度高、储罐液综合数据分析速度快、数据分析完整度高等优点。     

Static meniscus configurations in propellant tanks under reduced gravity

Liquids contained in propellant tanks under low gravity conditions are subject to gravitational forces, surface forces and boundary adhesion. The equilibrium configurations of a liquid in a rotationally symmetrical container are investigated numerically for cases of special technical interest, particularly those where the liquid-vapor interface meets the container walls at small contact angles. The computational studies are based on the Runge-Kutta-Fehlberg method. Both analytical and numerical solutions are dealt with in some detail. Numerical difficulties are discussed and the role of the Bond number is pointed out.     

恒回流比多组分间歇精馏计算

采用"瞬间稳态"法计算恒回流比多组分间歇精馏过程.提出操作初始态馏出液组成的设定依据,减少回流比和理论板数设计的盲目性.程序完善多组分间歇精馏回流比和理论板数的计算方法,简化馏出液瞬间组成、平均组成及釜残液瞬间组成的计算过程.     

卧式半球封头圆筒体罐容积计算及VB数学建模编程应用

数学建模在软件编程实际应用中是致关重要的一个环节,本人在卧式半球封头圆筒体罐容积计算中应用了公式法和数值分析法对其进行建模编程,在公式法中所用公式的数学推导是关键,在此通过对卧式半球封头圆筒体罐容积计算公式的全程推演,展现出一个复杂数学公式的得来过程以及在编程中的具体应用,另外通过数值分析建模编程所得结论对所推导公式的正确性进行相互验证,以增强对公式应用的可信度。     

Numerical solution of potential flow equations with a predictor-corrector finite difference method

We develop a numerical solution algorithm of the nonlinear potential flow equations with the nonlinear free surface boundary condition.A finite difference method with a predictor-corrector method is applied to solve the nonlinear potential flow equations in a two-dimensional (2D) tank.The irregular tank is mapped onto a fixed square domain with rectangular cells through a proper mapping function.A staggered mesh system is adopted in a 2D tank to capture the wave elevation of the transient fluid.The finite difference method with a predictor-corrector scheme is applied to discretize the nonlinear dynamic boundary condition and nonlinear kinematic boundary condition.We present the numerical results of wave elevations from small to large amplitude waves with free oscillation motion,and the numerical solutions of wave elevation with horizontal excited motion.The beating period and the nonlinear phenomenon are very clear.The numerical solutions agree well with the analytical solutions and previously published results.     

基于拉格朗日描述的罐车内液体晃动模拟

基于拉格朗日描述的柔性多体系统动力学理论,采用绝对节点坐标有限元方法描述液体大变形运动,开展铁路液罐车内液体晃动模拟研究.本方法能够模拟液体自由表面的连续性变化,并适用于研究具有复杂外形容器的内部液体晃动问题.基于流体力学牛顿体基础理论,推导液体粘性方程和满足体积不可压缩的条件方程;采用基于绝对节点坐标方法描述的实体单元进行液体网格划分;采用罚函数方法描述液体与罐体之间的接触关系,组建液体-罐体耦合多体系统动力学方程.仿真计算液罐车内液体的横向和纵向晃动行为,发现液体自由表面形状呈非线性变化,不同断面处的高度和形状不同.     

基于蚁群算法的油罐变位识别与体积标定

储油罐变位识别和体积标定是实际工程中的常见问题。利用近似的思想来确定双变位情况下的油位高度与体积的关系,在工程精度许可的范围内,达到变位识别和罐容表标定的目的。在纵向和横向两种情况分析基础上,利用积分关系建立油位高度与体积关系的数学模型,并给出近似计算公式。通过该公式计算,可将任何罐体的倾斜液高转化为水平状态下的水平液高,再用水平状态下的容积计算公式,即可计算出倾斜卧式罐的近似容积。在此基础上,利用蚁群算法估计倾斜参数,实验结果表明,该方法具有较好的工程实用性。     

预测函数控制及其在三容水箱中的应用

介绍和分析了预测函数控制方法,将基于前馈补偿解耦的多变量预测函数控制算法应用到三容水箱液位控制系统中。采用该方法对三容水箱液位控制系统进行了控制系统设计和仿真研究,仿真结果表明,该方法是一种计算简单、鲁棒性强、抑制干扰能力好、控制精度高的十分有效的控制方法。