火箭發(fā)動機泵設備的部件溫度數(shù)據(jù)的模仿

2013-07-24

溫度核算模型將發(fā)動機的噴管、乏氣管、渦輪殼體、泵殼體、進口管、排放管別離劃為集總參數(shù)法的一個固體單元，假定每個固體單元的溫度是均勻的。依據(jù)能量守恒定律，t時刻內進入固體單元的總熱流量等于各構件的內能改變率即Ein5j=MCpdT/dS（1）式中下標j標明第j個單元。發(fā)動機在一次關機到二次發(fā)動的滑行時刻，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、相互間的導熱和環(huán)境的對流換熱；排空管和排放管的換熱首要思考本身輻射、太陽輻射、管內對流換熱和環(huán)境間的換熱。

　　泵腔剩余氧化劑排空核算模型滑行進程中，泵殼體溫度隨時刻逐步升高。實驗標明，當滑行結束時，其溫度能夠上升到100e，而氧化劑液態(tài)N2O4的沸點低，常壓下僅為2112e，一次關機時泵腔剩余氧化劑的溫度，通常低于其飽滿溫度3e.滑行時刻，氧化劑因吸熱升溫，汽化脹大升壓，經過排空閥排空。排空閥是定壓單向閥，當泵腔壓力到達或高于排空閥翻開壓力p1時，排空閥自動翻開，氧化劑以汽液兩相混合物排放；因為排放，泵腔中壓力下降，到達排空閥封閉壓力p2時，排空閥封閉。

　　核算成果及比擬對某液體火箭發(fā)動機泵體系各構件在滑行進程中的溫度改變進行了核算。渦輪、泵及進口管的溫度改變及其與試車數(shù)據(jù)比擬，圖中縱坐標為構件溫度值，橫坐標為時刻。其間給出了滑行時刻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；給出了滑行時刻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；為滑行時刻進口管壁溫度改變。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定壓單向閥排空進程的泵腔壓力改變，標明了在整個滑行進程中泵腔的壓力改變。

　　滑行進程中，渦輪殼體溫度下降了444e，渦輪的熱量經過導熱和輻射等方法傳遞給泵殼及進口管；泵殼體溫度升高了70e，滑行結束時到達98e，泵殼體的熱量經過液體導熱、對流和歡騰換熱方法加熱泵腔中的氧化劑；泵進口管溫度從18e升高到78e.渦輪殼體和泵殼體溫度核算成果與試車丈量成果符合杰出，在試車時沒有丈量進口管的溫度和泵腔氧化劑物態(tài)和汽液份額的數(shù)據(jù)。核算成果與試車數(shù)據(jù)之間的誤差是因為核算中疏忽了一些非有必要要素、核算所得成果是各構件的平均值，而試車丈量的是構件中部分點的值。核算成果標明，這篇文章所建模型的核算成果與試車成果符合杰出，這篇文章所建模型正確?；羞M程中，渦輪殼體溫度顯著下降，而泵殼體和進口管溫度明顯升高；滑行結束時泵腔中剩余氧化劑含汽率B為1.由此可見，發(fā)動機二次發(fā)動前有必要對其泵體系進行冷卻和掃除泵腔氣態(tài)氧化劑，比方施行二次發(fā)動前的自動排放。