管路中常温推进剂的两相充填特性仿真

• 作者: 任孝文 李平 陈宏玉 周晨初
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 常温推进剂 充填 管路 气液两相 水击
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学|Fluid Mechanics and Flight Mechanics
• 页码范围: 272-286
• 页数: 15页
• 分类号: V421.42
• 语种: 中文

摘要

常温推进剂在管路中的两相充填特性由于气液相间的相互作用而难以预测.为拓展液体火箭发动机瞬态特性模块化通用仿真模型库对两相充填的仿真能力,基于Modelica模块化建模思想开发了一维有限体积的两相充填管路模型,其中采用等效流容方程计算压力,使用Volume of Fluid(VOF)法捕捉气液界面.对流项离散格式的比较表明,TVD_QUICK格式可同时满足系统仿真对准确性和实时性的要求.对节流孔径的研究表明,在不同的节流孔径比范围内,液体对预存气体管路的充填过程可分为水击效应忽略、水击效应微弱以及水击效应主导3种模式,且最大水击压力峰值一般发生在水击效应主导模式下.此外,夹带有单个气柱的常温推进剂在充填过程中表现出的压力振荡主要由2个因素造成:气柱受到上下游液柱的压缩而产生的压力波动和下游液柱在节流元件位置产生的水击压力振荡;在2种压力波动的耦合作用下管内瞬时压力峰值达到上游供应压力的5倍左右.