圆环筒贮箱液体绕横轴的有效转动惯量

1

作者 马斌捷 王丽霞 +2 位作者 马敬鑫 周畅 王竞男 《强度与环境》 CSCD 2024年第4期10-16,共7页

航天器贮箱内液体绕横轴和纵轴的有效转动惯量参数是飞行控制系统仿真分析的重要基础,本文分析整理了航天器圆环筒形平底贮箱内液体的有效转动惯量计算方法,依据自由液面平底圆环筒贮箱平动和绕质心横向转动激励下的液体晃动力与力矩的... 航天器贮箱内液体绕横轴和纵轴的有效转动惯量参数是飞行控制系统仿真分析的重要基础,本文分析整理了航天器圆环筒形平底贮箱内液体的有效转动惯量计算方法,依据自由液面平底圆环筒贮箱平动和绕质心横向转动激励下的液体晃动力与力矩的解析表达式,推导了激励频率趋于无限大时,液体平动晃动合力作用点所在位置和绕质心的有效转动惯量表达式,并在平底圆筒条件下利用移轴定理,验证了与液体惯性中心所在位置和绕惯性中心有效转动惯量的一致性。分析了贮箱深度和内、外径比对液体转动惯量的影响规律,补充完善了液体转动晃动特性的理论分析成果。 展开更多

关键词 液体晃动 圆环筒贮箱 惯性中心 转动惯量

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并联式液体运载火箭交叉输送仿真与控制研究

2

作者 魏宇祺 魏祥庚 +2 位作者 赵骁 董译洹 王白岩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期29-40,共12页

为加快交叉输送技术在新一代大型液体运载火箭上的应用,基于现役的长征七号运载火箭,采用交叉输送方案对其起飞级进行了重新设计与论证,并通过Modelica语言搭建了起飞级交叉输送模型。考虑全飞行任务中的过载变化,对交叉输送的稳态和瞬... 为加快交叉输送技术在新一代大型液体运载火箭上的应用,基于现役的长征七号运载火箭,采用交叉输送方案对其起飞级进行了重新设计与论证,并通过Modelica语言搭建了起飞级交叉输送模型。考虑全飞行任务中的过载变化,对交叉输送的稳态和瞬态过程进行了仿真,对交叉输送的控制方案进行了设计并对其非正常工况下的调节能力进行了验证。仿真与计算结果表明:长征七号运载火箭在进行交叉输送方案设计时需要优先考虑较轻的助推级贮箱结构质量;采用管路-管路型交叉输送方案并搭配基于压力差的闭环控制方案能够满足全飞行过程的工作需求,在初始液位1 m偏差的情况下50 s内可达到动态平衡,在一台助推级与一台芯级发动机先后关机的情况下,可保证分离时刻液氧贮箱液位偏差不超过0.9%,煤油贮箱不超过0.5%;分离时刻建议先打开芯级隔离阀再关闭交叉隔离阀,并适当延长阀门动作时间以减小水击压力。 展开更多

关键词 液体运载火箭 推进剂供应系统 增压输送系统 交叉输送 系统仿真

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液体火箭输送系统非对称出流稳定性研究

3

作者 马方超 孙善秀 +2 位作者 吴姮 丁蕾 张腾 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第2期214-218,共5页

为防止大型液体运载火箭推进剂出流塌陷,减少推进剂剩余量,对多台发动机并联的非对称出流装置进行优化研究。建立了出流口及盖板结构流场理论分析模型,开展了流场仿真分析,获得了不同出流结构的推进剂剩余量。对称结构推进剂剩余1341 m^... 为防止大型液体运载火箭推进剂出流塌陷,减少推进剂剩余量,对多台发动机并联的非对称出流装置进行优化研究。建立了出流口及盖板结构流场理论分析模型,开展了流场仿真分析,获得了不同出流结构的推进剂剩余量。对称结构推进剂剩余1341 m^(3),非对称结构推进剂剩余量约1712 m^(3)。结果表明:采用圆形盖板方案能够显著降低液体剩余量;非对称出流口构型与对称构型相比,液体剩余量显著增大,在布置密集的位置推进剂夹气更早出现;非对称布置时应留有足够的通流面积,以降低局部流速,延迟夹气时间。 展开更多

关键词 出流装置 非对称 剩余量 圆形盖板

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基于准一维模型的低温流体预冷充填管路仿真分析 被引量：2

4

作者 任孝文 周晨初 +2 位作者 陈宏玉 李平 刘亚洲 《火箭推进》 CAS 2023年第2期83-93,共11页

对低温流体预冷充填管路开展动态特性仿真研究可为低温液体发动机启动方案的制定提供重要参考。为获得低温流体预冷充填的主要特性,对能量方程及充填率对流方程进行空间一维求解,对质量方程及动量方程进行集总参数求解,建立了准一维有... 对低温流体预冷充填管路开展动态特性仿真研究可为低温液体发动机启动方案的制定提供重要参考。为获得低温流体预冷充填的主要特性,对能量方程及充填率对流方程进行空间一维求解,对质量方程及动量方程进行集总参数求解,建立了准一维有限体积的预冷充填模型,并对主要影响因素进行仿真研究。对不同初始壁温的影响研究表明:随着管壁初始温度的升高,液氧对管路的预冷时间逐渐增长,蒸汽建压时间缩短,压力峰值逐渐增大;由于气体的缓冲作用,在低含气率的液氧充满管路时充填水击压力逐渐减小。对液氧、液甲烷及液氮预冷管路的仿真结果表明:在相同稳态流速下,液氧预冷时间较快,液甲烷次之,液氮的预冷速度最慢。 展开更多

关键词 一维 集总参数 低温 预冷 充填

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双组元液体姿轨控系统推进剂供应稳定性试验研究 被引量：1

5

作者 张鹏 刘显伟 +2 位作者 丁洋 杨志松 程云开 《自动化应用》 2023年第4期27-30,共4页

双组元液体姿轨控系统推进剂供应稳定是恒推力发动机可靠工作的前提,基于对推进剂性质和供应系统结构差异的对比,重点考察系统在静态环境与飞行环境下的工作压力稳定性。通过试验研究与理论分析表明两管路在竖直方向高度δH越接近的系... 双组元液体姿轨控系统推进剂供应稳定是恒推力发动机可靠工作的前提,基于对推进剂性质和供应系统结构差异的对比,重点考察系统在静态环境与飞行环境下的工作压力稳定性。通过试验研究与理论分析表明两管路在竖直方向高度δH越接近的系统对推进剂混合比更稳定,推进剂供应系统中贮存推进剂密度ρ较大的管路压力波动更大。本试验研究可为双组元液体推进剂供应系统在压力稳定性设计方面提供理论依据。 展开更多

关键词 液体推进剂 压力稳定 静态与动态试验 混合比

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低温推进剂供应管路预冷充填瞬变流计算 被引量：26

6

作者 程谋森 刘昆 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期38-41,共4页

研究了氢氧液体推进剂供应管路预冷充填过程瞬变流的计算方法。采用一维均相拟平衡态流体动力学模型 ,以统一的方程描述亚临界与超临界态流体流动。建立了涵盖主要传热工况的管壁与流体之间的传热模型。采用特征线差分方法求解管流方程... 研究了氢氧液体推进剂供应管路预冷充填过程瞬变流的计算方法。采用一维均相拟平衡态流体动力学模型 ,以统一的方程描述亚临界与超临界态流体流动。建立了涵盖主要传热工况的管壁与流体之间的传热模型。采用特征线差分方法求解管流方程。计算结果表明可以近似反映预冷充填过程的动态特性 ,为发动机系统设计与试验提供指导。 展开更多

关键词 低温推进剂火箭发动机 推进剂输送系统 非定常流

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推进剂供应管路内液体瞬变流一维有限元计算 被引量：19

7

作者 程谋森 刘昆 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期12-15,共4页

将液路计算中偏微分方程模型化成有限阶数的常微分方程组 ,由一维液体瞬变管流方程的特征线差分格式 ,提出了一种计算管腔互联结构形式的液体推进剂供应管路中瞬变流的一维有限元方法 ,它兼有特征线方法的特点。数值计算表明对单根等截... 将液路计算中偏微分方程模型化成有限阶数的常微分方程组 ,由一维液体瞬变管流方程的特征线差分格式 ,提出了一种计算管腔互联结构形式的液体推进剂供应管路中瞬变流的一维有限元方法 ,它兼有特征线方法的特点。数值计算表明对单根等截面圆管阀门关断问题的计算结果与特征线方法计算结果吻合。利用本文方法计算了一个模型发动机的脉冲工况动态过程 ,取得了很好的效果。 展开更多

关键词 液体推进剂火箭发动机 推进剂输送 瞬变流计算

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液体推进系统充填过程的有限元状态变量模型 被引量：15

8

作者 刘昆 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期19-21,共3页

研究了常温推进剂液体火箭发动机充填过程的建模问题。对推进剂充填管道系统进行有限元分割 ,应用基本守恒定律于充满推进剂的单元和充满气体的单元 ,两相单元则采用等效流容方程 ,建立了常温推进剂管道系统充填过程的有限元状态变量模... 研究了常温推进剂液体火箭发动机充填过程的建模问题。对推进剂充填管道系统进行有限元分割 ,应用基本守恒定律于充满推进剂的单元和充满气体的单元 ,两相单元则采用等效流容方程 ,建立了常温推进剂管道系统充填过程的有限元状态变量模型。模型面向液体推进系统动态过程控制与通用仿真。利用该模型 ,对一管道充填过程进行了仿真计算 ,给出了有关计算结果。 展开更多

关键词 液体推进剂火箭发动机 推进剂输送 管流 有限元法 状态空间法 仿真 供应管道系统 充填

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航天器推进系统管路充填过程动态特性(Ⅱ)实验模拟与结果评估 被引量：6

9

作者 程谋森 张育林 +2 位作者 姜春林 谢伦娅 熊玫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期1-5,共5页

针对某一具有工程背景的卫星推进系统 ,建立了一个包括抽真空设备的实验模拟系统 ,以水为介质进行真空充填过程实验研究 ,结果表明充填过程中存在较强水击 ;利用数学模型对实验室系统充填过程进行仿真 ,计算结果与实验测量值吻合 。

关键词 航天器推进系统 非定常流 水冲击 动态特性

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幂律型煤油凝胶在不同几何构型管道的流动特性数值研究 被引量：4

10

作者 曹琪 封锋 +1 位作者 武晓松 陈超 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期242-249,共8页

为了优化煤油凝胶供给管道和锥形喷注器设计,构建出幂律流体的二维/三维稳态层流的求解方法,采用基于FLUENT平台的SIMPLE算法进行求解,开展煤油凝胶的流动特性数值研究。推导出了推进剂在直圆管中各参数的解析解以及层流的动能修正系数... 为了优化煤油凝胶供给管道和锥形喷注器设计,构建出幂律流体的二维/三维稳态层流的求解方法,采用基于FLUENT平台的SIMPLE算法进行求解,开展煤油凝胶的流动特性数值研究。推导出了推进剂在直圆管中各参数的解析解以及层流的动能修正系数。研究结果表明:直圆管的柱塞流区域在管径不变时是固定的;为降低喷注器出口截面的平均表观粘度,需减小出口段长度;喷注器的收缩角选择在40°左右是较为合理的;弯管内存在双涡旋形式的二次流,且剪切速率和表观粘度的非对称性比速度的非对称性显著。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 煤油凝胶 压力损失 动能修正系数 平均表观粘度 二次流 非对称性 幂律流体

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Chebyshev超谱粘性法在推进剂供应管路非定常流动分析中的应用 被引量：5

11

作者 陈宏玉 刘红军 +1 位作者 陈建华 刘上 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期804-808,共5页

基于一维管道瞬变流理论和数值谱方法,给出了求解推进剂供应系统管路内液体非定常流动控制方程的Chebyshev超谱粘性法。与常规谱方法相比,该方法有效地克服了由于解的间断或大梯度变化而发生的非物理振荡现象,而且在一定程度上加快了收... 基于一维管道瞬变流理论和数值谱方法,给出了求解推进剂供应系统管路内液体非定常流动控制方程的Chebyshev超谱粘性法。与常规谱方法相比,该方法有效地克服了由于解的间断或大梯度变化而发生的非物理振荡现象,而且在一定程度上加快了收敛速度,提高了计算效率。以一段两端分别连接贮箱和阀门的等截面圆直管为例,利用该方法对阀门关闭后管道内水击现象进行了计算,给出了相应的水击压力仿真结果,并分别与采用特征线方法和传统谱方法求得的结果进行了对比分析,验证了方法的正确性和优越性。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 推进剂输送 超谱粘性法 数值模拟

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航天器推进系统管路充填过程动态特性(1)理论模型与仿真结果 被引量：15

12

作者 程谋森 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期25-28,共4页

研究了航天器推进系统管路充填过程动态模型与计算方法。以一维管道瞬变流理论为基础 ,采用瞬变管流湍流频率相关摩擦损失模型计算管壁摩擦流阻 ,构造了管路分支流阻计算模型 ,考虑了液流撞壁后的蒸汽泡团释出与崩溃现象。数值计算采用... 研究了航天器推进系统管路充填过程动态模型与计算方法。以一维管道瞬变流理论为基础 ,采用瞬变管流湍流频率相关摩擦损失模型计算管壁摩擦流阻 ,构造了管路分支流阻计算模型 ,考虑了液流撞壁后的蒸汽泡团释出与崩溃现象。数值计算采用特征线方法 。 展开更多

关键词 航天器 推进系统 动态模型 管路充填 水击

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推进剂供应管路充填过程研究 被引量：11

13

作者 程谋森 张育林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期70-74,共5页

对预充气体和近真空的管道充填过程进行了研究，考虑流体可压缩性和管壁的弹性，以统一的方程形式处理液体和气体的流动；采用带插值的特征线有限差分方法进行数值计算，较好地描述了充填过程中的瞬变特性和水击现象。

关键词 推进剂输送 管道流 流动特性 火箭

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基于壁面滑移修正的凝胶推进剂流变本构方程 被引量：4

14

作者 曹琪 封锋 武晓松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1279-1283,共5页

为了调研壁面滑移现象对凝胶推进剂管道流动的影响,对凝胶推进剂及3种模拟液在直圆管中的流动进行了研究。对直圆管流动实验采集的流动数据进行壁面滑移修正,得到了壁面滑移速度公式。构建了考虑壁面滑移修正的幂律本构方程,计算出考虑... 为了调研壁面滑移现象对凝胶推进剂管道流动的影响,对凝胶推进剂及3种模拟液在直圆管中的流动进行了研究。对直圆管流动实验采集的流动数据进行壁面滑移修正,得到了壁面滑移速度公式。构建了考虑壁面滑移修正的幂律本构方程,计算出考虑滑移速度的沿程阻力系数和广义雷诺数及二者的关系。采用PIV实验并结合数值仿真,得到管道输送过程中的真实内流场速度分布以及壁面有滑移和无滑移的速度剖面图。研究表明:经过壁面滑移修正可见推进剂及模拟液幂律本构方程是唯一的;通过沿程阻力系数的计算和管道内流场PIV实验两方面验证了所用修正方法和所建流变本构方程的正确性和适用性。 展开更多

关键词 凝胶推进剂 壁面滑移修正 幂律本构方程 沿程阻力系数 广义雷诺数

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基于有限差分WENO格式的推进剂供应管路充填特性研究 被引量：3

15

作者 秦艳平 梁俊龙 +1 位作者 李斌 吴宝元 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1759-1765,共7页

推进剂供应系统的充填特性对发动机起动过程控制具有重要意义,而供应系统管路系统复杂,需要具有边界协调性好、计算精度高、稳定性好的WENO格式。为了模拟充填过程液体压力的瞬变特性,将流动控制方程进行坐标变换解决移动边界的问题。... 推进剂供应系统的充填特性对发动机起动过程控制具有重要意义,而供应系统管路系统复杂,需要具有边界协调性好、计算精度高、稳定性好的WENO格式。为了模拟充填过程液体压力的瞬变特性,将流动控制方程进行坐标变换解决移动边界的问题。针对坐标变换后的流体瞬变流动控制方程,获得带源项的双曲方程组,利用基于特征变量的Roe类型高阶有限差分WENO格式建立了适用于推进剂充填过程的一维瞬变流动仿真模型。考虑稳态摩擦的情况下,对带气垫的推进剂充填过程利用WENO格式和显式特征线法进行了仿真,结果表明WENO方法的耗散小、预测结果更好。考虑了介质物性、摩擦系数、频率相关摩擦、多变过程指数等对充填过程的影响,研究结果表明瞬态摩擦模型和多变过程指数对水击压力的峰值和衰减过程有显著的影响。 展开更多

关键词 充填过程 高阶有限差分方法 频率相关摩擦 数值模拟

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配置点谱方法求解推进剂供应管路瞬变流动 被引量：4

16

作者 陈宏玉 刘红军 刘上 《火箭推进》 CAS 2013年第4期24-29,共6页

基于一维管道瞬变流理论和数值谱方法,给出了求解推进剂供应系统管路内液体瞬变流控制方程的Chebvshev配置点谱方法,通过将"超谱粘性项"引入控制方程,有效地消除了由于解的间断或大梯度变化引起的数值振荡。以一段两端分别连... 基于一维管道瞬变流理论和数值谱方法,给出了求解推进剂供应系统管路内液体瞬变流控制方程的Chebvshev配置点谱方法,通过将"超谱粘性项"引入控制方程,有效地消除了由于解的间断或大梯度变化引起的数值振荡。以一段两端分别连接贮箱和阀门的等截面圆直管为例,利用该方法对阀门关闭后管道内水击现象进行了计算,给出了相应的水击压力仿真结果,并分别与采用特征线法和有限元法求解的结果进行了分析比较,论证了Chebyshev配置点谱方法求解推进剂供应管路内流体瞬变流的可行性。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 推进剂输送 配置点谱方法 数值模拟

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液体火箭发动机供应系统水击特性仿真

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作者 张鹏 程云开 +1 位作者 杨志松 令狐荣波 《现代机械》 2023年第3期6-10,38,共6页

管路结构设计是液体火箭发动机供应系统重要工作之一。以某液体火箭发动机供应系统的管路结构为分析对象,为了降低水击压力,设计“T”型三通接头与“Y”型三通接头、半环形管路与环形管路结构,进行水击特性仿真分析,结果表明环形管路系... 管路结构设计是液体火箭发动机供应系统重要工作之一。以某液体火箭发动机供应系统的管路结构为分析对象,为了降低水击压力,设计“T”型三通接头与“Y”型三通接头、半环形管路与环形管路结构,进行水击特性仿真分析,结果表明环形管路系统对降低水击压力效果明显,并与试验数据进行对比,仿真结果与试验结果基本吻合。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 管路结构 水击特性 仿真分析

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低温系统的预冷过程和计算 被引量：13

18

作者 符锡理 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 1998年第2期1-6,共6页

对低温系统的预冷过程做了分析，研讨了各种因素对预冷过程的影响。介绍了预冷耗液量计算公式的推导，给出了ＬＨｅ、ＬＨ２、ＬＮ２和ＬＯ２预冷比耗液量计算图。利用计算图可以方便地计算预冷耗液量。

关键词 运载火箭 低温系统 预冷计算 预冷过程 预冷耗液量 推进剂加注系统

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RP-1煤油凝胶的制备与性能表征 被引量：1

19

作者 曹琪 封锋 +1 位作者 武晓松 余兴飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期979-984,共6页

为了研究凝胶燃料的流变机理和配方设计的基础理论,根据凝胶特殊的固-液形态,寻找凝胶化航空煤油RP-1需要的无机和有机凝胶剂,对其成胶机理、流变表征和稳定性进行研究,通过Brookfield流变仪测量流变参数,并构建出无机和有机煤油凝胶的... 为了研究凝胶燃料的流变机理和配方设计的基础理论,根据凝胶特殊的固-液形态,寻找凝胶化航空煤油RP-1需要的无机和有机凝胶剂,对其成胶机理、流变表征和稳定性进行研究,通过Brookfield流变仪测量流变参数,并构建出无机和有机煤油凝胶的HBE本构方程。结果表明:采用高速剪切分散比三辊研磨分散制备的无机煤油凝胶质量好;加入无水乙醇有利于凝胶剂A对煤油的凝胶化;无机煤油凝胶的物理稳定性受凝胶剂含量影响显著,实际应用选择6%和7%无机凝胶;所制备的煤油凝胶比典型的剪切变稀流体(0<n<1)的稀化能力更强;无机和有机煤油凝胶的复凝性很弱且不受凝胶剂含量的影响。 展开更多

关键词 煤油凝胶 成胶机理 物理稳定性 流变表征 HBE本构方程 触变性

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加注过程中液氧的温升和液氧泵的变频调速技术 被引量：1

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作者 符锡理 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 1998年第4期1-4,共4页

分析了用泵加注液氧的温升，给出了温升计算公式并举例做了计算。指出采用调速泵加注可以消除因节流引起的能量损耗，降低液氧的温升。最后介绍了用现代变频器实现加注泵调速的技术。

关键词 液氧加注 温升 变频调速 推进剂输送系统 液氧泵 运载火箭

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