系统动态仿真技术在高压补燃氢氧发动机研制中的应用_尘军
氢氧燃料电池发电机组的动态特性模拟与仿真研究
氢氧燃料电池发电机组的动态特性模拟与仿真研究随着环境保护意识的增强和能源开发的需求，氢气作为一种源源不断、无污染的新能源，受到了越来越多的关注。
氢氧燃料电池发电机组作为利用氢气发电的重要设备，正逐渐成为研究的热点。
然而，氢氧燃料电池发电机组的动态特性模拟与仿真研究至今仍是一个尚未完善的领域。
一、氢氧燃料电池发电机组的动态特性氢氧燃料电池发电机组是一种将氢气和氧气通过电化学反应转化为电能的设备。
在正常运行时，氢氧燃料电池发电机组的输出电压和电流不仅受到负载的影响，而且还会受到温度、压力、湿度等因素的影响。
因此，研究氢氧燃料电池发电机组的动态特性是非常必要的。
在氢氧燃料电池发电机组运行过程中，负载的变化是不可避免的，因此动态特性指的是氢氧燃料电池发电机组在负载变化时输出电压、电流、功率等参数变化的规律。
动态特性的研究对于提高氢氧燃料电池发电机组的性能和优化其控制策略具有重要意义。
二、氢氧燃料电池发电机组的仿真方法目前，氢氧燃料电池发电机组的仿真模型主要有两种：一种是基于物理原理建立的方程模型，另一种是采用数据驱动的神经网络模型。
这两种模型都有其优缺点。
方程模型是建立在氢氧燃料电池发电机组的物理原理基础上的，可以准确地反映氢氧燃料电池发电机组的电化学、传质、传热等过程。
但是，建立和求解这些复杂的方程需要大量的计算和实验，难度较大。
此外，方程模型的建立还受到模型精度、参数和初始条件的限制。
相对而言，神经网络模型则是一种侧重于数据处理和拟合的方法。
它能够通过训练和优化神经网络来预测氢氧燃料电池发电机组的输出特性，不需要复杂的物理模型和方程求解。
但是，神经网络模型也存在过拟合和欠拟合等问题，需要进行网络结构和参数调整。
三、氢氧燃料电池发电机组的动态特性仿真研究针对氢氧燃料电池发电机组的动态特性，许多学者和研究人员已经进行了大量的模拟与仿真研究。
例如，在基于方程模型的仿真研究中，有人提出了一种基于贝叶斯优化的参数辨识方法，可以有效地提高方程模型的精度；有人基于模糊控制理论提出了一种模糊PID控制方法，能够在负载变化时有效地控制氢氧燃料电池发电机组的输出电压和电流。
火箭发动机动力系统优化设计与仿真
火箭发动机动力系统优化设计与仿真火箭发动机是航天运载器的关键部件，其性能直接关系到航天器的发射能力和载荷能力。
为了提高火箭发动机的性能，需要进行动力系统的优化设计与仿真。
本文将详细介绍火箭发动机动力系统优化设计与仿真的方法与技术。
一、火箭发动机动力系统的组成与工作原理火箭发动机动力系统主要由燃烧室、喷管、喷嘴和涡轮泵等组成。
火箭发动机的工作原理是通过将燃料和氧化剂混合燃烧产生的高压高温气体排出喷管和喷嘴，从而产生巨大的推力。
二、火箭发动机动力系统优化设计的目标火箭发动机动力系统优化设计的目标是提高发动机的性能，具体包括提高工作效率、增加推力和降低燃料消耗。
三、火箭发动机动力系统优化设计的方法与技术1. 流场仿真：通过数值计算方法对火箭发动机的流场进行仿真，从而优化燃烧室和喷管的结构。
流场仿真可以有效预测气体流动情况、压力与温度分布等参数，通过改变喷管形状和燃烧室结构，优化燃烧过程，实现最佳的气体扩散和推力输出。
2. 燃烧过程仿真：通过燃烧室内燃料和氧化剂的燃烧过程仿真，可以优化燃烧室的结构和燃烧参数，提高燃烧效率。
燃烧过程仿真可以通过数值模拟计算燃料和氧化剂的反应速度、混合比例、燃烧产物生成等参数，通过调整燃烧室的结构和工作参数，实现最佳的燃烧效果。
3. 涡轮泵仿真：涡轮泵作为火箭发动机的动力来源，其性能直接影响到飞行器的发射能力。
通过涡轮泵的仿真，可以优化涡轮泵的叶轮结构和工作参数，提高涡轮泵的效率和输出功率。
四、火箭发动机动力系统优化设计的实例以液体火箭发动机为例，通过对动力系统的流场仿真、燃烧过程仿真和涡轮泵仿真，可以提高液体火箭发动机的推力和燃烧效率。
首先，通过流场仿真，优化燃烧室和喷管的结构，改变喷管的形状和尺寸，改变喷嘴的角度和面积，实现最佳的气体扩散和推力输出。
其次，通过燃烧过程仿真，优化燃烧室的结构和燃烧参数，调整燃料和氧化剂的混合比例和供给方式，提高燃料的燃烧效率，减少燃料的消耗。
虚拟仿真技术在航空发动机研发中的应用
虚拟仿真技术在航空发动机研发中的应用第一章虚拟仿真技术在航空发动机研发中的重要性虚拟仿真技术是一种以计算机技术为基础的模拟仿真方法，通过构建数字模型来模拟和预测物理系统的行为。
在航空发动机研发中，虚拟仿真技术具有重要的应用价值。
首先，虚拟仿真技术可以实现对航空发动机的整个生命周期进行全面细致的分析和优化，从设计阶段到制造、试验和运行阶段都可以使用虚拟仿真技术进行模拟。
其次，虚拟仿真技术可以大幅度缩短航空发动机研发周期和成本，提高研发效率和品质。
最后，虚拟仿真技术还可以降低研发过程中的风险，减少试验和测试的需求，提高安全性和可靠性。
第二章虚拟仿真技术在航空发动机设计中的应用虚拟仿真技术在航空发动机设计中发挥着重要作用。
首先，虚拟仿真技术可以对不同设计方案进行比较和评估，以确定最佳设计方案。
通过建立准确的数学模型和物理模型，可以模拟和预测航空发动机的性能指标，如燃烧效率、推力、燃料消耗和噪音等。
其次，虚拟仿真技术可以进行流动场和热场的分析和优化，以提高航空发动机的热效率和气动性能。
最后，虚拟仿真技术还可以进行结构分析和振动分析，优化航空发动机的结构设计，提高强度和寿命。
第三章虚拟仿真技术在航空发动机制造中的应用虚拟仿真技术在航空发动机制造中也具有重要应用。
首先，虚拟仿真技术可以实现数字化制造，提高制造过程的精度和效率。
通过虚拟仿真技术，可以对航空发动机的零部件进行数字建模和装配仿真，评估装配工艺和质量控制措施的合理性和有效性。
其次，虚拟仿真技术可以进行工艺优化，提高生产线的效率和自动化水平。
最后，虚拟仿真技术还可以进行制造仿真，分析制造过程中的各种不确定因素和制造误差对航空发动机性能的影响。
第四章虚拟仿真技术在航空发动机试验中的应用虚拟仿真技术在航空发动机试验中也能够发挥重要的作用。
首先，虚拟仿真技术可以辅助设计试验方案，减少实验次数和成本。
通过建立精确的数值模型，可以对试验方案进行仿真计算，预测试验结果，优化试验参数，提高试验效率和准确度。
系统仿真技术在航空发动机研发中的应用
系统仿真技术在航空发动机研发中的应用随着现代航空工业的不断发展，航空发动机作为航空器的核心零部件也在不断完善和发展。
而在这个过程中，系统仿真技术在航空发动机研发中的应用越来越受到重视。
一、系统仿真技术的基本概念系统仿真技术是指通过计算机模拟整个系统运行过程、分析和评估预定方案的一种技术。
其应用范围涉及机械、电气、电子、计算机等多个领域。
其优点在于可以提前发现问题，以最小的开支进行试验和验证，为实际开发提供了重要的技术保障。
同时，也大大降低了试验过程的风险和成本。
二、系统仿真技术在航空发动机研发中的应用在航空发动机研发中，系统仿真技术可以应用于各个方面，例如：1.流场仿真：在发动机研发的初期，可以使用流场仿真技术模拟流体在发动机内部的运动情况，评估设计方案的风险和准确性。
这样可以有效降低实验过程的风险和成本，提高开发效率。
2.热力仿真：对于内外环境复杂的航空发动机，通过热力仿真技术能够模拟出发动机在高温、高压等恶劣环境下的运行情况，预测热量积累的程度，为设计人员提供设计依据。
这样可以减少实验过程中的漏洞和风险。
3.机械仿真：在航空发动机设计的初期，可以使用机械仿真技术对零部件进行验证，评估其性能的优劣以及疲劳寿命等。
这对于优化设计方案、提高整个航空发动机的可靠性和安全系数具有很大帮助。
4.控制仿真：将航空发动机的控制系统传递给仿真软件，可以模拟各种航空飞行过程，从而确定各种飞行状态下控制策略的有效性和可行性。
三、系统仿真技术的优势系统仿真技术的应用在航空发动机的研发中具有非常明显的优势：1.提高开发效率：利用系统仿真技术进行预测、评估和验证，可以快速确定研发过程中的缺陷和失效，减少研发过程的调整和修改时间，进一步提高开发效率。
2.降低实验开支：系统仿真技术所需的成本相对而言较低，与实际试验相比，大大降低了试验成本和风险，减少了试验次数，在实验过程中反馈的更快更准确。
3.提高可靠性：在航空发动机研发过程中，利用系统仿真技术进行模拟和验证能够有效降低开发过程中的差错和失效，提高整个系统的可靠性和安全系数。
CFD仿真在内燃机研究中的应用
CFD仿真在内燃机研究中的应用首先，CFD可以用于模拟内燃机的燃烧过程。
燃烧过程是内燃机的核心部分，直接决定了内燃机的动力输出和污染物排放。
CFD可以模拟燃烧室内的燃气流动、燃料喷射、混合和燃烧过程，通过计算化学反应方程、热力学和质量传输方程，可以准确预测燃烧效率、氮氧化物和颗粒物的排放等关键参数。
通过CFD仿真，可以优化燃烧室的结构设计、喷油系统的控制策略和燃烧过程的参数，实现更高的燃烧效率和更低的排放水平。
其次，CFD还可以用于内燃机的流动特性模拟。
内燃机中的气流和燃油喷雾对于燃烧过程和动力输出都起着重要的影响。
CFD可以模拟气缸中的气流和燃油喷雾的流动，预测气缸中的速度、压力和温度分布等参数。
通过CFD仿真，可以优化气缸的进、排气通道设计，改善进气和排气阻力，提高燃油喷雾的混合均匀度和催化剂的利用率，进而提升内燃机的动力性能和燃油经济性。
此外，CFD还可以用于内燃机的传热分析。
内燃机中燃料的燃烧产生大量的热能，需要通过汽缸壁和冷却系统散发出去，避免过热引起的故障。
CFD可以模拟燃烧室和冷却系统的传热过程，预测气缸壁的温度分布和热应力。
通过CFD仿真，可以优化冷却系统的设计，改善冷却水的流动和热传递性能，提高内燃机的热管理能力，延长零部件的使用寿命。
最后，CFD还可以用于内燃机的噪声振动分析。
内燃机的运转会产生机械振动和气动噪声，影响乘坐舒适性和环境噪声污染。
CFD可以模拟内燃机的气动噪声辐射和机械振动传播，预测噪声源的强度和频谱分布。
通过CFD仿真，可以优化内燃机的结构设计和降噪措施，减少噪声振动的产生和传播，实现更低的噪声水平。
总之，CFD仿真技术在内燃机研究中具有广泛的应用前景。
通过CFD 仿真，可以更全面地了解内燃机的燃烧过程、流动特性和性能指标，为内燃机的优化设计和性能提升提供重要的技术支持。
随着计算能力的不断提高和CFD模型的不断完善，CFD仿真技术将在内燃机研究中发挥越来越重要的作用。
计算机仿真在航空发动机研发中的应用
计算机仿真在航空发动机研发中的应用随着航空业的不断发展，航空发动机的研发也日益被重视。
航空发动机的研发需要大量的试验和测试，而这些试验和测试的成本和时间是巨大的。
为了降低试验成本和时间，计算机仿真技术应运而生，在航空发动机研发领域得到了广泛的应用。
一、航空发动机仿真技术概述计算机仿真技术是指利用计算机模拟实际工作过程的技术，通过对系统的建模和仿真来分析、预测和优化系统的工作过程。
航空发动机仿真技术主要包括以下几个方面：1、流场仿真技术：流场仿真是指利用计算机仿真技术对气流进行模拟。
在航空发动机的研发中，流场仿真可以用于分析气流在发动机内部的流动情况，预测发动机的性能表现和优化发动机的结构。
2、传热仿真技术：传热仿真是指利用计算机仿真技术对发动机内部的热交换过程进行模拟。
在航空发动机的研发中，传热仿真可以用于预测发动机内部的温度分布，优化散热结构和冷却系统。
3、材料仿真技术：材料仿真是指利用计算机仿真技术对材料的性能进行模拟。
在航空发动机的研发中，材料仿真可以用于预测某种材料在发动机工作环境下的性能表现，优化材料的选择和结构。
二、航空发动机研发中的应用航空发动机的研发是一个复杂的过程，需要大量的试验和测试。
利用计算机仿真技术可以有效地降低试验成本和时间，并在系统设计中提供有价值的信息。
1、流场仿真在发动机设计中的应用：利用流场仿真技术可以对发动机内部的流动进行模拟，预测发动机的性能表现和优化发动机的结构。
例如，通过流场仿真可以分析进气道和燃烧室的气流运动，预测燃烧室内的燃烧效率和温度分布，优化燃烧室结构，提高发动机的性能和效率。
2、传热仿真在发动机设计中的应用：利用传热仿真技术可以对发动机内部的热交换过程进行模拟，预测发动机内部的温度分布，优化散热结构和冷却系统。
例如，通过传热仿真可以分析涡轮和涡轮排气管的温度分布，优化散热结构和冷却系统，提高发动机的可靠性和寿命。
3、材料仿真在发动机设计中的应用：利用材料仿真技术可以预测某种材料在发动机工作环境下的性能表现，优化材料的选择和结构。
大推力氢氧补燃循环发动机故障仿真
立了非线性动态数学模型，对一些典型故障进行了动态特 征模拟，得到 了 典 型 故 障 的 动 态 特 征； 蒲 星 星 等 针 ［４］ 对 大 推力液氧煤油高压补燃循环发动机，建立了稳态故障仿真 模型，对可能危及发动机安全工作的故障模式进行了仿真 分析，获得了大推力液氧煤油高 压 补 燃 循 环 发 动 机 ２８ 个 检 测参数对故 障 的 敏 感 性 排 序； 党 锋 刚 等 针 ［５］ 对 液 氧 煤 油 发 动机建立了故障仿真数学模型，并针对典型的几种故障模 式进行仿真计算，得到能够对泄漏、堵塞以及涡轮泵典型 故障模式进行有效识别的１０ 个 缓 变 热 力 参 数。 本 文 以 大 推 力氢氧补燃循环发动机为研究对象，利用了模块化故障仿 真方法，建立了其稳态故障仿真模型并仿真分析了三种典 型故障，得到了故障特征参数的变化情况，同时证明了该 模型的适用性与有效性。
（ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７６） 犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｈｅａｖｙ－ｌｉｆｔＬＨ２／ＬＯＸｓｔａｇｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｙｃｌｅｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｆａｕｌｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅａｋｉｎｄｓｏｆｔｙｐｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｌａｙｓｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｌｉｑｕｉｄｒｏｃｋｅｔｅｎ ｇｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｔｙｐｉｃａｌＬＨ２／ＬＯＸｓｔａｇｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｙｃｌｅｅｎｇｉｎｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｅｃ ｏｎｄｌｙ，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｔｏｏｌｉｓｕｓｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｍｏｄｕｌｅｌｉｂｒａｒｙｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｎ ｇｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＬＨ２／ＬＯＸｓｔａｇｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｙｃｌｅｅｎｇｉｎｅｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｍａｎｙｔｙｐｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｆａｕｌｔｓａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ ，ａｎｄｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｂｕｉｌｔｂｙｕ狊犻狀ｇ ＭａｔｌａｂＧＵＩｔｏｏｌｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅ ｈｕｍａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ＬＨ２／ＬＯＸｓｔａｇｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｙｃｌｅｅｎｇｉｎｅ；ｍｏｄｕｌａｒｆａｕｌｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｔｏｏｌｓ；ｔｙｐｉｃａｌｆａｕｌｔｍｏｄｅｓ
仿真技术在发动机制造中的应用
仿真技术在发动机制造中的应用
发动机制造是一个复杂的过程，需要高度精密的技术与设备来保证质
量和效率。
仿真技术是一种在发动机制造过程中广泛应用的技术，它可以
帮助生产商在实际制造之前，通过计算机模拟来预测和验证设计的有效性
和可行性。
以下是仿真技术在发动机制造中的应用：
1.热分析仿真：热分析仿真是一种计算机模拟技术，可以帮助发动机
制造商分析发动机耐用性和可靠性。
通过这种技术，制造商可以模拟整个
发动机在不同功率输出下的热量分布、变形和应力分布，以帮助确定最佳
材料和制造工艺。
2.流体力学仿真：流体力学仿真可以用于分析发动机中的各种气体和
液体流动，例如，空气在进入和离开发动机时的流动，以及发动机中燃料、机油的液体流动。
这可以帮助制造商确定如何最优化燃烧室的设计、如何
提高发动机的燃油效率，并减少排放量。
3.结构仿真：结构仿真被用于在生产过程中优化零件设计和开发，以
确保它们在实际使用中的耐久性和可靠性。
这可以帮助制造商预测零件在
安装和拆卸过程中的应力及变形情况，以保证其质量和安全性。
总之，仿真技术在发动机制造中的应用，可以帮助制造商提前评估设
计的可行性，减少开发周期并降低成本，提高生产效率和质量，从而更加
满足市场的需求。
大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计
０ 引 言
随着航天装备复杂化、集成化水平的提高，以及计算 机、人工智 能、微 电 子 等 信 息 技 术 的 飞 速 发 展， 基 于 复 杂 系统可靠性、安全性、经济性考虑，控制技术受到越来越 多的重视和应用。
大推力氢氧补燃循环发动机用于重型运载火箭的芯二 级动力装置，具备变推力及混合比调节功能。发动机控制 系统需要对 发 动 机 进 行 自 主 控 制， 实 现 发 动 机 起 动／关 机， 控制及推力／混合比控制等 功 能。 发 动 机 控 制 系 统 是 发 动 机 的 “大脑”，通过控制器软硬 件 等 组 成 能 够 使 被 控 对 象 按 照 指定规律运行，使发动机在任何环境条件和任何工作状态 下都可以稳定、可靠运行，并且充分发挥发动机的性能。
大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制设计
薛 薇，胡 慧，武小平
（北 京 航 天 动 力 研 究 所 ， 北 京 １０００７６）
摘要：提出了大推力氢氧补燃发动机推力闭环控制系统的软硬件平台，为建立液体火箭发动机综合控制系统奠定了坚实的基 础；首先，建立了氢氧补燃发动机实时动态非线性模型，在此基础上得到了设计点线性化模型并验证；其次，在线性模型的基础 上采用根轨迹法设计了推力闭环控制器，将控制器与非线性模型联合仿真验证了算法的有效性；最后，介绍了发动机硬件在回路 系统的软硬件配置，并进行了控制器的平台验证，从操作和实现方式上验证了软硬件平台；该设计满足算法需求且界面人性化， 易于操作。
综上所述，我 国 目 前 氢 氧 发 动 机 基 本 都 是 定 推 力 单 一 工况，发动机本身不具备自主控制的能力。发动机时序控 制均由火箭上的控制器按照预定的时间进行开环控制，而 世界航天大国对于具备变推力功能且系统复杂的液体火箭 发动机均采用自带控制系统。另外，推力开环控制需要进 行大量的地面试验摸索对应关系，由于每台发动机的制造 差异，在飞行前需要进行多次试验来校准推力和调节阀的
混合氢氧燃烧性能的模拟与仿真优化研究
混合氢氧燃烧性能的模拟与仿真优化研究1.引言燃烧是一种重要的能量转化过程，在许多工业和能源领域起着关键作用。
混合氢氧燃烧作为一种新型、清洁的能源，受到了越来越多的关注和研究。
在开展实验之前，通过模拟与仿真来研究混合氢氧燃烧的性能是一种有效的方法。
本文旨在探究混合氢氧燃烧性能的模拟与仿真优化方法。
2.混合氢氧燃烧的性能参数混合氢氧燃烧的性能参数包括燃烧速度、温度分布、压力变化等。
燃烧速度是燃烧过程中燃料与氧化剂之间的化学反应速率，它影响到燃烧的能量释放和燃料利用效率。
温度分布是燃烧过程中温度的空间分布情况，它对燃料燃烧产生的热量传递和燃气排放等方面有着重要影响。
压力变化是燃烧过程中气体压力的变化规律，它关系到燃烧过程的稳定性和安全性。
3.混合氢氧燃烧的模拟方法混合氢氧燃烧的模拟方法包括数值模拟和计算流体力学（CFD）模拟。
数值模拟是通过数学模型和计算方法进行模拟，如稳态、非稳态的模拟方法，常用的有化学动力学模拟、瞬态过程模拟等。
CFD模拟是利用计算机模拟燃烧过程中流体的运动和传热过程，可以较为准确地预测燃烧的性能参数。
4.混合氢氧燃烧的优化方法混合氢氧燃烧的优化方法包括快速反应区的控制、燃烧动力学参数的调整和燃料组分比例的优化等。
快速反应区的控制可以通过调整混合氢氧比例来控制，以达到燃烧速度的调节。
燃烧动力学参数的调整可以通过改变活化能、频率因子和燃料分子量等来调整，以提高燃烧效率和热释放率。
燃料组分比例的优化可以通过优化燃料的配比来提高燃烧能力和稳定性。
5.混合氢氧燃烧的模拟与仿真优化案例以混合氢氧燃烧的燃烧速度为例，利用数值模拟方法进行了燃烧速度的优化研究。
通过调整燃气的配比和燃烧室的结构等因素，实现了燃烧速度的控制和提高。
在数值模拟过程中，采用了化学动力学模型和流体运动模型，对燃烧过程进行了仿真分析。
根据模拟结果，优化了燃烧室结构和燃气配比，在保持燃料利用率的同时，提高了燃烧速度和能量转化效率。
虚拟仿真实验在航空燃气涡轮发动机教学中的实践与应用
虚拟仿真实验在航空燃气涡轮发动机教学中的实践与应用随着科技的发展，虚拟仿真技术在教育领域的应用越来越广泛，尤其在工程类专业的教学中发挥着越来越重要的作用。
航空燃气涡轮发动机作为航空航天领域中的重要设备，其教学内容复杂、实验设备昂贵，传统的实验教学方式已经无法满足教学需求。
采用虚拟仿真实验技术来进行航空燃气涡轮发动机实验教学，已经成为了高校教学实践中的重要选项。
虚拟仿真技术是利用计算机对实际系统进行模拟与仿真，通过模拟软件对实际系统的各种特性和行为进行模拟，以达到在计算机上进行实验和研究的目的。
在航空燃气涡轮发动机的教学实践中，虚拟仿真技术可以很好地模拟出发动机内部的各种工作环境，包括燃烧室的燃烧过程、涡轮的运转状态等，使学生可以在计算机上模拟实际发动机的运行状态，了解发动机内部结构和工作原理。
虚拟仿真技术在航空燃气涡轮发动机教学中的应用可以带来一系列的优势。
虚拟仿真实验可以避免传统实验中实验设备的昂贵造成的高额经济开支，大大节约了教学成本。
虚拟仿真实验可以避免实验操作中对学生人身安全的风险，提高了实验教学的安全性。
虚拟仿真实验的内容可以随时随地进行，不受时间和地点的限制，方便了学生的学习和实践。
虚拟仿真实验可以提供更丰富的数据和实验情景，让学生可以更加直观地了解发动机内部的工作原理和运行状态。
在航空燃气涡轮发动机教学中，虚拟仿真技术已经得到了广泛的应用和实践。
教师可以利用虚拟仿真软件对发动机的各个部件进行模拟，让学生可以对发动机的工作原理和结构有更清晰的认识。
通过虚拟仿真软件，教师可以设置各种不同的工况和参数，让学生可以模拟不同工况下发动机的运行特性，了解发动机在不同工况下的性能变化。
虚拟仿真实验还可以结合实际案例，让学生对发动机在实际工程应用中的运行状态有更加深入的了解，提高学生的实际动手能力和问题解决能力。
除了在课堂教学中的应用，虚拟仿真技术在学术研究中也发挥着重要的作用。
教师可以通过虚拟仿真实验快速地验证学术研究成果的正确性，加速学术研究的进程。
氢氧燃烧加热器点火试验和数值仿真
氢氧燃烧加热器点火试验和数值仿真日期:•引言•点火试验•数值仿真•对比分析•结论与展望•参考文献目录CONTENTS01引言0102研究背景和意义氢氧燃烧加热器的点火试验研究对于了解其性能、优化其设计和提高其效率具有重要作用。
氢氧燃烧加热器在工业领域的应用具有重要意义，如钢铁、航空航天、电子等。
通过点火试验研究氢氧燃烧加热器的燃烧特性、传热性能及其影响因素，为优化其设计和运行提供理论依据。
研究目的采用实验测试和数值模拟相结合的方法，对氢氧燃烧加热器的点火过程、燃烧特性、传热性能等进行研究。
研究方法研究目的和方法02点火试验试验设备氢氧燃烧加热器、点火器、高速摄像机、红外测温仪、压力传感器等。
试验目的验证氢氧燃烧加热器的点火性能，研究点火时刻的火焰传播速度和温度分布。
试验流程将点火器放置在氢氧燃烧加热器的出口处，点燃点火器，同时用高速摄像机和红外测温仪记录燃烧过程，最后用压力传感器测量燃烧时的压力变化。
点火试验设计试验结果及分析点火时刻火焰传播速度通过高速摄像机拍摄的图像，可以测量出点火时刻火焰传播的速度，该速度与加热器的工作压力和温度有关。
火焰温度分布通过红外测温仪可以测量出火焰不同位置的温度分布，分析温度分布可以得出火焰的加热效率以及燃烧是否充分等信息。
压力变化通过压力传感器可以测量出燃烧时压力的变化，分析压力变化可以得出燃烧是否稳定等信息。
氢氧燃烧加热器的点火性能良好，可以稳定地点火燃烧。
点火时刻火焰传播速度随着加热器工作压力的增加而增加，但增加幅度逐渐减小。
火焰温度分布不均匀，加热效率较低，需要进一步改进燃烧器设计以提高加热效率。
燃烧过程中压力变化稳定，说明燃烧过程稳定，不会产生爆燃等危险情况。
01020304试验结论03数值仿真有限元法使用有限元方法对物理系统进行离散化，通过求解离散化的方程得到系统的近似解。
有限体积法将计算区域划分为一系列控制体积，通过求解控制体积上的离散方程得到系统近似解。
航空发动机仿真研究
航空发动机仿真研究随着航空技术的不断发展，飞机的设计也在不断升级。
航空发动机作为飞机的重要组成部分，其性能直接影响着飞行的安全和效率。
而通过仿真技术对发动机进行研究和优化，已成为提高发动机性能的一种有效途径。
本文将介绍航空发动机仿真研究的相关内容。
1. 航空发动机仿真技术的概述航空发动机仿真是指通过计算机模拟的方式，模拟发动机的各种工作状态，并从中提取出有关发动机的性能数据和运行规律，以便对发动机进行优化设计和故障分析。
其使用范围广泛，涉及到发动机的各个方面如气动、热力、力学等，并能够清晰地展现发动机在各种工况下的运行状态，从而为飞行员和设计人员提供重要的参考信息。
航空发动机仿真技术相对于实际试验具有成本低、工作效率高和安全可控等优势。
目前，常用的航空发动机仿真技术包括CFD、FEA、MSC等。
CFD是指计算流体力学，主要用于模拟流体在发动机中内部的运动状态，从而对发动机气动特性进行分析。
FEA是指有限元分析，主要用于模拟发动机各部件在不同工作状态下的应力、形变等，从而对其强度和刚度等特性进行分析。
MSC是指多体系统仿真，主要用于对发动机整体系统在不同工作条件下的动态特性进行分析。
2. 航空发动机仿真技术在发动机设计中的应用航空发动机仿真技术在现代飞机发动机设计过程中，扮演着越来越重要的角色。
通过仿真技术的模拟和分析，可以提前发现发动机部件的不合理之处及问题，从而避免实际测试时可能遇到的安全隐患，同时也能够优化发动机的设计。
例如：（1）气动分析CFD技术可以通过对流的模拟分析，识别出有问题的气动性能并进行改进。
通过这一仿真，设计人员可以更好地掌握发动机的气流特性，以便确定发动机的最优设计方案。
（2）强度分析FEA技术可以通过模拟分析发动机的各部件在不同工况下的强度情况，以便实现结构强度优化，并解决由于设计或材料欠佳导致的异响和失稳等问题。
（3）动力分析通过MSC技术，可以将整个发动机系统看作一个多体系统，以跟踪整个系统在各种动态工作条件下的性能表现，从而对发动机进行优化设计。
补燃发动机半系统试验装置静特性仿真
补燃发动机半系统试验装置静特性仿真
徐浩海;刘站国
【期刊名称】《火箭推进》
【年(卷),期】2004(030)002
【摘要】以液氧/煤油补燃发动机半系统试验装置为研究对象,建立了试验装置的静态模型,所建模型考虑了推进剂在输送过程中温升对调整计算的影响.推进剂的温升导致发生器实际温度比对应组元比下的热力计算温度要高,计算表明因推进剂温升导致发生器温度升高47.7K.文中采用牛顿法对所建立的试验装置静态模型进行了非线性数值求解,分析了试验装置的静特性.分析表明为了保证试验装置在低工况下参数协调匹配,应采用降低流量调节器流量、减小工艺喷管喉部面积两项措施来降低试验装置工况.
【总页数】7页(P12-18)
【作者】徐浩海;刘站国
【作者单位】中国航天科技集团公司第六研究院十一所;中国航天科技集团公司第六研究院十一所
【正文语种】中文
【中图分类】V434
【相关文献】
1.系统动态仿真技术在高压补燃氢氧发动机研制中的应用 [J], 尘军;王桁
2.补燃循环发动机推力调节过程建模与仿真研究 [J], 陈宏玉;刘红军
3.500 t级液氧煤油补燃发动机起动过程仿真研究 [J], 李程;杨永强;徐浩海;刘站国
4.大推力氢氧补燃循环发动机故障仿真 [J], 邓晨; 薛薇; 郑孟伟; 李子亮; 叶莺樱
5.某型大推力氢氧补燃循环发动机建模仿真 [J], 徐柯杰;郭迎清;赵万里
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氢氧燃烧高压高速发射技术问题研究
氢氧燃烧高压高速发射技术问题研究
李翔;彭松江;牛志鹏;何行;张文星
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】通过分析提高常规火炮初速遇到的瓶颈问题,突破火药固有能量、火药燃气分子量的限制,解决火药燃烧过程不易控制的难题,在分析氢氧燃烧存在热能高、
推进速度快等特点的基础上,提出氢氧燃烧发射需要解决的确定参与燃烧的气体成
分和比例关系、确定参与燃烧的氢氧总质量、确定点火能量/点火方式/点火点数量、建立燃烧模型、弹丸挤进过程分析、建立弹丸的运动学和动力学模型和内膛烧蚀机理研究等7个科学问题和设计燃烧室的结构、选择密封方式、低温燃料的供给、
确定弹丸形式和确定连续发射方法等5个技术问题,为氢氧燃烧高压高速发射技术
明确了研究重点和方向。
【总页数】5页(P180-184)
【作者】李翔;彭松江;牛志鹏;何行;张文星
【作者单位】中国船舶集团公有限司第七一三研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TJ391
【相关文献】
1.硝胺发射药高压中止燃烧实验研究
2.新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究
3.高压氢氧火箭发动机推力室燃烧稳定性分析
4.等离子体化学动力学效应对超燃燃烧室中氢氧燃烧的影响研究
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气体的节流过程和绝热膨胀过程[1]
![气体的节流过程和绝热膨胀过程[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/d41e8913d1f34693dbef3eac.png)
绵阳师范学院本科生毕业论文（设计）题目气体的绝热膨胀和节流过程探讨专业物理学院部物理与电子工程学院学号 04姓名李飞指导教师廖碧涛讲师答辩时间 2011年5月论文工作时间： 2010 年 11 月至 2011 年 05 月气体的绝热膨胀过程和节流过程探讨学生: 李飞指导教师: 廖碧涛摘要：目前低温技术越来越受到人们的关注，低温制冷技术已经广泛应用于气象，军事，航空航天，低温电子技术，低温医学领域等。
气体的绝热膨胀和节流过程是获得低温的两种途径。
在绝热的条件下高压气体经过多孔塞或节流阀流到低压一边的稳定流动过程称为节流过程。
测量气体在多孔塞或节流阀两边的温度表明，在节流过程前后，气体的温度发生了变化，这效应称为焦耳-汤姆逊效应，简称焦-汤效应。
这是焦耳和汤姆逊在1852年用多孔塞实验研究气体内能时发现的。
绝热膨胀是指与外界没有热量交换，但气体对外界做功，气体膨胀。
根据热力学第一定律，可证明这是等熵过程，在这个过程中气体体积增大，压强降低，因而温度降低。
所以绝热膨胀经常用于降低气体的温度，起到冷冻的效应。
本篇文章主要是对理想气体和范德瓦耳斯气体在节流过程和绝热膨胀两种过程中热力学特征以及各状态函数变化的研究，得出各状态参量的变化情况。
加深对节流过程和绝热膨胀过程的理解和认识。
节流过程和绝热膨胀过程制冷都有着各自的优点和缺点，将节流过程和绝热膨胀过程结合使用可以充分弥补各自的缺点，发挥优点，达到极好的制冷效果，获得低至1K的低温。
目前节流过程和绝热膨胀过程被广泛运用与化工生产中。
关键词低温；绝热膨胀；节流过程；焦耳一汤姆孙效应The Insulation the Expansion Process and inThe Throttling process toUndergraduate: Li feiSupervisor: Liao BitaoAbstract：At present technology has been getting refrigeration technology is widely applied to meteorological, military, the cooler the air space and technology, medicine, etc. low temperatures.Of hot gas expands and throttling process is a low temperature two ways.In the insulation of high pressure gas after the plug or throttling the valve to the stability of the low side of the current process is called the throttling process. the gas or throttling the valve in the plug on the temperature that, in the throttling process, the temperature of the gas has changed, the effect is called joule - thompson, short dark - soup joule and effect. thompson is in the membrane in the plug experimental research on the gas can find. insulation expansion is from outside world and no calories But gas to do work, expansion of gases. according to law of thermodynamics to the first, but that this is the process of entropy, volume of gas, lower pressure and temperature is lower. therefore, the insulation is often used for lowering the temperature of the gas, to freeze effect. this article is in an ideal gas and vande gas in the throttling process and the insulation the expansion process thermodynamics characteristics and the condition function That the state the throttling process and the insulation. the expansion process of refrigeration have their respective advantages and disadvantages, will the throttling process and the insulation the expansion process can be used for their faults and virtues, a chilling effect, the low temperatures. in addition, 1k in temperatures constant concern and to explore technology, The throttling process and the insulation the expansion process was widely used and chemical production.Key words:Temperatures；Insulation expansion；The throttling process Joule and tom effect.目录引言 (1)1节流过程和绝热膨胀过程 (1)节流过程 (1)节流过程的定义及特征 (1)焦耳-汤姆逊效应 (2)绝热膨胀过程 (4)绝热膨胀的定义 (4)绝热膨胀的特征 (5)2理想气体的绝热膨胀和节流过程 (6)理想气体的绝热膨胀过程 (6)理想气体的节流过程 (8)3范德瓦尔斯气体的绝热膨胀和节流过程 (8)范德瓦耳斯气体的绝热膨胀 (8)范德瓦耳斯气体的节流过程 (9)4绝热膨胀与节流过程的比较和应用 (11)绝热膨胀与节流过程的比较 (11)两种过程获得低温的优缺点 (11)绝热膨胀和节流过程的应用 (12)结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12参考文献 (13)致谢 (14)引言低温制冷技术在已经在各领域的到广泛应用；有研究表明，寿命与环境温度的关系非常密切，如青蛙生活在2℃的水中的寿命，比它在21℃的水中高出960倍。
重型燃机热力系统动态仿真模型
重型燃机热力系统动态仿真模型崔凝;王兵树;邓勇;李斌;赵文升【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2008(28)2【摘要】文中采用模块化建模方法开发了燃机热力系统动态仿真模型。
利用逐级叠加法建立变几何多级轴流压气机全工况性能预估模型,在此基础上运用一维非稳态微分方程组建立压气机级的仿真模块;通过合理的简化建立以压力和焓为状态参数的微分方程组,反映燃烧室内燃气的动态变化过程;借助流体网络技术,将所要求解的级作为压力节点计算其排气压力,按照级工作原理计算其他状态参数的思路建立透平级仿真模块;结合其他相关仿真模块建立了完整的燃机热力系统实时仿真模型。
仿真试验表明所开发的数学模型能够正确反映燃机热力系统的动态特性和全工况运行过程,模型运算稳定可靠,不仅可直接应用于燃气?蒸汽联合循环机组实时仿真系统的开发,还可为燃机控制系统设计与分析提供良好的非线性对象模型。
【总页数】8页(P110-117)【关键词】燃气轮机;压气机;燃烧室;模型;仿真;算法;动态特性【作者】崔凝;王兵树;邓勇;李斌;赵文升【作者单位】华北电力大学自动化系,河北省保定市071003;深圳市广前电力有限公司,广东省深圳市518054【正文语种】中文【中图分类】TK472;TP391【相关文献】1.基于Dymola的微燃机CCHP系统动态仿真模型库研究 [J], 张雪梅;赵金狄;唐继旭2.65kW微燃机热力模型研究 [J], 陈志刚;冯亦武;周崇波;舒斌;何晓红;郑惠;3.65kW微燃机热力模型研究 [J], 陈志刚;冯亦武;周崇波;舒斌;何晓红;郑惠4.基于MATLAB/Simulink的微燃机热力模型研究 [J], 张雪梅;陈志刚;沈岑;秦朝葵;周大汉5.重型燃机叶片锻造过程的三维热力耦合有限元模拟 [J], 吕成;张立文;牟正君;邰清安;郑渠英;王丹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氢氧全流量补燃循环发动机富燃预燃室试验
氢氧全流量补燃循环发动机富燃预燃室试验
金平;俞南嘉;邬志岐;张国舟;蔡国飙
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2008(29)3
【摘要】为了获得全流量补燃循环发动机的富燃预燃室可靠点火、稳定燃烧和均匀的出口燃气,对富燃预燃室头部喷注器排布方案展开了研究。
对设计的中心燃烧区和环形燃烧区两种不同头部方案进行了试验,得到了富燃预燃室的压力曲线和预燃室出口的温度分布。
试验结果表明:相比中心燃烧区结构方案,环形燃烧区结构方案更容易获得可靠的点火和稳定的燃烧,有更好的燃气均匀度。
相比常规的富燃预燃室,全流量补燃循环发动机的富燃预燃室工作温度更低、混合比更小。
相比使用液氧的方案,使用气氧的富燃预燃室在启动、关机过程更迅速、平稳。
【总页数】5页(P273-277)
【关键词】全流量补燃循环发动机^+;预燃室;喷注器排布方案^+;试验
【作者】金平;俞南嘉;邬志岐;张国舟;蔡国飙
【作者单位】北京航空航天大学宇航学院
【正文语种】中文
【中图分类】V434.3
【相关文献】
1.全流量补燃循环液氧甲烷发动机系统方案研究 [J], 王海燕; 高玉闪; 邢理想
2.高压补燃大推力氢氧发动机预燃室关键技术 [J], 丁兆波;潘刚;牛旭东;孙纪国
3.220 t级补燃循环氢氧发动机推力室研制 [J], 丁兆波;刘倩;王天泰;杨继东;孙纪国;龚杰峰
4.氢氧全流量补燃循环发动机主要参数优化分析 [J], 张黎辉;凌桂龙;段娜;唐家鹏
5.全流量补燃循环发动机推力室再生冷却技术研究 [J], 汪小卫;金平;孙冰
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1 前 言
随着科技的迅速发展, 尤其是计算机技术的飞 速发展, 在各个工业领域, 甚至社会科学领域, 建模 与仿真日益显得重要。对实际系统建立数学模型, 应用计算机对其进行仿真已成为人们进行科学研 究的重要手段之一。有人把计算机仿真比作科学研 究的第 3 支翅膀, 与试验和理论一起构成了完整的
合件模型方程中, 涡轮泵的动态模型占有很重要的 地位。很多研究表明, 涡轮泵的动态时间常数比起 流体流动、传热、燃烧等动态过程的时间常数要大 一个量级, 这就决定了液体火箭发动机瞬态特性 ( 如启动、关机过程等) 在很大程度上取决于涡轮泵 的瞬态特性。 2. 2. 1 离心泵的全工况模型
一般离心泵的性能曲线是指泵在正常条件下 的性能曲线。这里的所谓“正常”是指: a) 泵正转; b) 泵介质由泵入口流向出口且出口压强高于入口 压强。但是在泵的实际应用中, 由于工作条件的改 变, 可能会出现泵倒转、流量倒流及负扬程等情况。 泵的全特性就是指流量、转速、转矩各种不同组合 情况下的运行特性, 根据不同情况的组合, 泵可以 分为 4 个象限的 8 种工作区: a) 正转水泵工况区; b) 正转逆流制动工况区; c) 正转水轮机工况区; d)
值仿真计算方法进行了研究, 并利用仿真研究结果 完善了发动机系统构成, 指导进行了半系统和全系 统发动机的试验。
2 发 动 机动 力 学模 型 的建 立 及数 值 解法
2. 1 管道流动一维动力学模型
对液体火箭发动机管路内的管流, 假设: a ) 管
流是一维的; b) 管壁摩擦和流体与管壁间的传热
2002 年第 5 期 总第 259 期
导 弹 与航 天运 载技 术 M I SSI LES A N D SP A CE VEHICL ES
系统动态仿真技术在高压补燃 氢氧发动机研制中的应用
No . 5 2002 Sum No . 259
尘 军 王 桁
( 北京液体火箭发动机研究所, 北京, 100076)
第 5 期 尘 军等 系统动态仿真技术在高压补燃氢氧发 动机研制中的应用 31
倒转逆流制动工况区; e) 反转水泵工况区; f ) 倒转 正流制动工况区; g) 倒转水轮机工况区; h) 正转正 流制动耗能工况区。
在低温液体火箭发动机中, 作为推进剂增压环 节的泵, 国内一般采用离心泵。离心泵的扬程和效 率特性一般都靠试验获得。实际上得到的应当是泵 的静特性曲线, 可以表示为泵的容积流量和转速的 函数, 文献 1 中指出, 在不是太大的流量增长率下 ( 小于 500 kg / s2) , 泵在动态过程中的瞬态压头和 转矩与稳态相比, 差别不超过 1% ～5% , 完全可以 忽略二者的差别。在以往的泵的地面水力试验中, 由于泵的特性主要用于发动机在稳定工况的平衡 计算, 所以一般仅进行额定转速下 80% ～120% 流 量区的特性试验。在获得的试验数据基础上得到泵 的扬程特性和效率特性, 表示为容积流量 Q 和转速 N 的函数 。
关键词 氢氧发动机, 动态仿真技术, 数学模型。
The Application of System Dynamic Simulation Technology to the Development of LOX-LH2 Staged Combustion Rocket Engine
Chen Jun Wang Hang
研发出一个较成功的仿真软件, 对我国第 1 代 高压补燃氢氧发动机的研制, 将有重要的意义。科 学技术的日新月异, 发动机研制经费的紧张, 新型 发动机技术的复杂, 将迫使我们从旧的设计思想中 走出来, 把计算机数值仿真技术运用到发动机的初 期设计和方案确定中去, 这也是发展的潮流。
如何建立具有一定精度的发动机动力学模型, 同时又寻找能快速稳定求解的数值仿真计算方法, 是进行工程仿真研究的基本要求。模型具有一定的 精度, 是保证仿真结果具有工程可信性的必要条 件; 能够快速仿真, 是利用数学仿真方法进行大量 充分仿真工程研究的前提。本文针对高压补燃氢氧 发动机的动力学模型的建立和快速稳定求解的数
按准稳态假设; c) 忽略管流的轴向传热。
采用有限体积法, 对于划分的一个管道单元有
以下方程:
dm dt
=
∑mõ
d( mu) dt
=
∑mõ u +
∑p A +
S1
d( me) dt
=
∑mõ h +
Q
对上述方程离散求解时, 管道网格划分采用交
错网格, 对流项采用迎风格式。
2. 2 涡轮泵动力学模型 在描述液体火箭发动机系统瞬态特性的各组
Sut er 的全特性表达形式为
h=
(
Q/
$P/ $P Q d) 2 + (
d
n/
nd
)
2
为泵的无量纲化扬程
B=
(
Q/
Q
T d) 2
/ Td +(
n/
化扭矩
在高压补燃氢氧发动机的研制过程中, 根据上
述论述, 进行了泵的全工况特性试验, 打破了以往 只进行额定转速 工况下 80% ～120% 流量区 特性
30 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 2002 年
载器的动态特性分析, 都需要建模与仿真技术。它 对避免发动机设计上的缺陷, 优化发动机性能, 缩 短新型号液体火箭发动机的研制周期, 降低研制、 试验费用等都具有十分重要的意义。
三维空间坐标系, 能做到理论和试验难以做到的事 情, 大大拓宽了理论分析、试验研究的范围和深度。
对液体推进剂火箭发动机( 简称液体火箭发动 机) , 从方案设计的构型分析、初样设计阶段部件尺 寸参数的选择与性能预估, 到分系统联试、全系统 试车方案的制定与动态过程预示, 以及整个航天运
¹ 收稿日期: 2002-09-20 尘军: 男, 34 岁, 高级工程师, 主要从事液体火箭发动机系统和动力学研究工作
实践表明: 液体火箭发动机工作过程中发生的 事故, 如液体和气体管道的损坏, 发动机及其机组 工作过程的中断, 燃烧室、燃气发生器和燃气管道 的 烧穿等, 大多数场合 ( 30% 以上) 发生在启 动阶 段, 所以启动可靠性在很大程度上决定着整个发动 机的可靠性。分级燃烧动力循环液氢液氧发动机的 系统结构与工作过程较常规推进剂非分级燃烧动 力循环发动机复杂得多, 其中启动过程的组织是发 动机研制的难点与关键技术之一, 国外此类发动机 的启动方案确定都历经大量的理论与试验研究。80 年代初研制成功的 SSM E 是分级燃烧动力循环液 氢液氧发动机技术成熟的代表产品。Rocket dy ne 公司在研制 SSME 的第 1 阶段, 为解决启动关机时 序和高压燃料涡轮泵叶片的稳定性问题就花费了 一年半时间, 并进行了 39 次热试车, 另外还辅以大 量的数值模型分析。20 世纪 80 年代中期到 90 年代 初期, 日本发展了分级燃烧动力循环液氢液氧发动 机 L E - 7 作为 H - Ⅱ 火箭芯级发动机。在研制 L E - 7 的过程中, 为解决启动关机时序问题大费 周折, 历时近一年才解决问题。首先是进行了 24 次 模型发动机试验建立基本的启动关机时序, 而后又 进行了 25 次工程模型发动机试验建立启动关机时 序。
涵盖性, 特别不能适用于零转速下的计算。所以为
了解决这个问题, 采用 Sut er 的全特性表达形式来
表示泵的特性, 它可以很好地涵盖泵的 4 个象限 8 种工况特性, 同时具有形式简单等特点, 既保持了
泵在不同运行工况的相互关系, 又可以用在直角坐 标系上的一条连续的曲线来描述泵在整个运行区
域的特性。
涡轮也可以视为由 3 个基元—— 阻力、质量和
容积组成的系统。必须指出: 涡轮的有效感抗的主
( Beijing Institute o f L iquid Ro cket Eng ine, Beijing , 100076)
Abstract T he applicat ion of sy st em dy nam ic sim ulat ion t echno logy t o t he development of L OX-L H2 st aged combust ion ro cket eng ine in our count ry is int roduced in this paper. T he building and processing o f t he m athemat ical mo del used in t he dynamic simulation of liquid rocket eng ine are brief ly described. T he pract ice has show n t hat t he applicat ion o f syst em dynam ic simulat ion t echnolog y perf ect s t he eng ine syst em config urat ion, o pt imizes t he engine sy st em co nstit utio n, and guides the engine cold-flo w t est and t he set up o f st art and cut of f sequences, and it has played an import ant role in the dev elo pment of LOX-LH 2 st aged com bustion rocket eng ine in our count ry .
摘要 介绍了系统动态仿真技术在我国高压补燃氢氧发动机研制中的应用。简要介绍了用于 液体火箭发动机系统动态仿真的数学模型的建立和处理。实践结果表明, 将系统动态仿真技术应用 于火箭发动机的研制中, 达到了完善发动机系统配置、优化发动机系统构成、指导发动机进行冷态 试验和制定发动机的启动、关机时序的目的, 为我国高压补燃氢氧发动机的研制起到了重要作用。