运载火箭圆柱形贮箱中推进剂大幅晃动的数值模拟

• 作者: 周倩倩 谭永华 徐自力 王珺 王振
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 液体火箭发动机 贮箱 晃动 波面破碎 非线性 含液率
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 材料 推进剂 燃料|Material, Propellant and Fuel
• 页码范围: 353-359
• 页数: 7页
• 分类号: V511+.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200627

摘要

运载火箭飞行过程中,贮箱内推进剂晃动及波面破碎现象会对燃料贮箱产生较大的干扰力,控制不当会影响飞行稳定性.为了研究推进剂大幅晃动对贮箱结构的影响,建立了圆柱形贮箱内液体晃动非线性动力学模型,利用流体体积函数与水平集法解决了大幅晃动过程中产生的破碎波的描述及自由液面的追踪问题,并对三维圆柱形贮箱在多种含液状态下,由俯仰运动产生的大幅晃动进行了数值计算,得到了晃动过程中自由液面的变化、液体对壁面的作用力、液体的晃动速度以及液体质心变化情况.通过对含液率为30％,50％,70％三种含液状态下计算结果的对比,发现飞行中运载火箭贮箱中液体会经历由线性晃动到非线性晃动的变化历程.含液率直接影响晃动的剧烈程度、对壁面的作用力,以及液面破碎等非线性现象的产生,其中含液率为50％的状态是一种相对危险的工作状态.