2013-07-26

模型樹立將發(fā)動機(jī)的噴管、乏氣管、渦輪殼體、泵殼體、進(jìn)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(nèi)進(jìn)入各固體單元的總熱流量<等于傳出的總熱流量，即Eind5jdt-Eoutd5jdt=0（1）式中j標(biāo)明第j個單元。發(fā)動機(jī)在一次關(guān)機(jī)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(jìn)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(dǎo)熱和環(huán)境的對流換熱；排放管的換熱首要思考本身輻射、太陽輻射、管內(nèi)對流換熱和環(huán)境間的換熱。別離樹立了包含噴管、乏氣管、排放管、渦輪、泵及進(jìn)口管等構(gòu)件熱平衡微分方程，下面給出噴管、乏氣管、渦輪、泵及進(jìn)口管等首要構(gòu)件的熱平衡微分方程。式中pg，fq，pk，p，fw，lbk，jk等下標(biāo)變量別離標(biāo)明發(fā)動機(jī)的噴管、乏氣管、排空管、排放管、渦輪、泵及進(jìn)口管等。
方程的求解用Taylor展開法對方程離散，選用半隱格局求解離散方程。各構(gòu)件的初始條件實(shí)驗(yàn)斷定。其間，泵、渦輪與進(jìn)口管等各構(gòu)件溫度互相制約，有必要耦合迭代求解。求解時首要假定一個泵殼的溫度，別離求渦輪和進(jìn)口管的溫度，再用取得的溫度去求解泵殼溫度，并與上一次求解得到的泵殼溫度值比擬，迭代精度值持續(xù)迭代，直到滿意收斂條件停止，即完結(jié)這一時層的核算，然后進(jìn)入下時層的迭代。對流傳熱系數(shù)的斷定排放進(jìn)程中進(jìn)口管、泵殼與氧化劑進(jìn)行對流換熱，因?yàn)檫M(jìn)口管、泵殼壁溫均高于氧化劑的沸點(diǎn)，所以斷定換熱系數(shù)時要思考相變的影響。在核算中首要判別是不是發(fā)生了歡騰換熱，然后別離選用不一樣換熱系數(shù)進(jìn)行核算。
核算成果及比擬發(fā)動機(jī)地上試車實(shí)驗(yàn)在中國航天科技集團(tuán)公司某研討所的實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。渦輪、泵殼及進(jìn)口管的溫度改變及其與試車數(shù)據(jù)的比擬，縱坐標(biāo)為構(gòu)件相應(yīng)溫度改變值，橫坐標(biāo)為時刻，泵腔含氣率核算成果。為排放進(jìn)程中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；為排放進(jìn)程中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；為排放進(jìn)程中進(jìn)口管溫度改變及其核算成果與試車丈量數(shù)據(jù)的比擬。從3發(fā)現(xiàn)渦輪的溫度改變不明顯，僅降低2.1e，渦輪的溫度改變首要是經(jīng)過它與泵殼體之間的導(dǎo)熱傳熱，而與周圍環(huán)境的對流換熱和構(gòu)件之間的輻射換熱所占份額較小。
經(jīng)某型發(fā)動機(jī)渦輪泵體系實(shí)踐使用標(biāo)明該模型能夠用于火箭二次發(fā)動前發(fā)動機(jī)泵體系溫度改變的研討。核算成果標(biāo)明，所建模型的核算成果與試車成果符合杰出；二次發(fā)動前的自動排放進(jìn)程對渦輪泵體系的冷卻作用很明顯；排放結(jié)束時泵腔中含氣率為0，二次發(fā)動前經(jīng)過自動排放氧化劑冷卻泵體系是必要和可行的。由此可見，這篇文章所建模型正確，可用于發(fā)動機(jī)高空滑行冷卻排放時的核算。

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2013年07月26日 星期五

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