低温推进剂贮箱内自增压过程仿真分析研究

为研究低温推进剂贮箱漏热造成贮箱内压力升高和低温推进剂液相热分层现象,利用用户自定义函数(User-Defined Functions,UDF)对低温贮箱内工质的能量源项、气液相的质量源项以及相变饱和温度等变量进行了解释。结合VOF(Volume of Fluid)模型,以及在Fluent软件所建立的低温工质材料模型,实现了低温液氮和液氪贮箱内自增压过程的仿真。重点分析了不同的气体模型和液相密度模型组合对自增压预测曲线的影响。对比仿真值和理论值发现:使用实际气体模型(Redlich-Kwong-Soave model,R-K-S model)和Boussinesq近似液相密度模型得到的压力值更接近理论压力值。此外,对不同重力环境和不同充注率的实验工况进行了仿真,得到了环境重力和充注率对低温液氪贮箱自增压过程的影响规律。

低温推进剂贮箱增压系统分布参数数值仿真(Ⅰ)贮箱的有限体积模型

从准一维可压缩瞬变管流的有限体积模型出发,通过数值拓展和集成建立了一种考虑流体与箱壁传热的低温推进剂贮箱分布参数模型.流场采用一维交错网格的有限体积模型,可考虑变物性、轴向热传导、重力场、壁面传热影响;壁面温度场采用圆柱坐标系下的轴对称二维有限体积模型,可处理对流换热和辐射换热两种边界情况,可处理具有包覆层或真空夹层结构的变物性管壁传热.模型全面考虑了贮箱内的分布参数效应,适用于贮箱增压计算领域.

低温推进剂贮箱分布参数仿真模型开发

低温推进剂贮箱用于贮存运载火箭能源,其气液参数分层现象影响液体火箭发动机推进剂输送系统特性。根据模块化建模和仿真思想,应用AMES-im（advanced modeling environment for simulations of engineering systems）软件开发了低温推进剂贮箱分布参数仿真模型。结合AMESim软件固有模型,建立了一种采用气瓶贮气式增压方案的增压输送系统仿真模型,对系统整个工作过程进行了仿真,较好地反映了低温推进剂贮箱的分布参数特性。

低温贮箱及铝锂合金的应用

从贮箱结构方案和材料应用两个方面对新型低温贮箱技术进行了论述。提出了运载火箭低温贮箱的几种总体布局方案和结构形式 ;明确指出新型低温贮箱的主体结构材料应立足于先进的铝锂合金。在制造工艺方面 ,提出了需重点开展研究工作的两项关键制造技术 :成形技术和焊接技术。

干式量热器测量隔热结构热性能实验研究

设计搭建一套基于两级G-M制冷机的圆筒形干式量热器装置,首先分析铜制和铝制量热杆对装置误差的影响,其次对3组不同的隔热结构进行热性能实验测试,并研究不同的边界温度对隔热结构热性能的影响。实验结果表明,铝制量热杆测量误差更小;在高真空环境下,隔热泡沫对复合结构的绝热性能影响不大,MLI或者VDMLI起主要绝热作用;分别改变冷边界温度和热边界温度对隔热结构热性能的影响不同,热边界温度一定,冷边界温度由20 K增大到100 K时,通过隔热结构的热流密度略有减小;冷边界温度一定,热边界温度由300 K增大到350 K时,通过隔热结构的热流密度急剧增大。

新型多层绝热材料组合包覆工艺及其绝热性能

在深空探测过程中,利用多层隔热材料是降低低温推进剂蒸发量的主要隔热方式。但多层绝热材料其结构较为复杂,加工、安装和使用条件都非常特殊,决定了其在深空探测应用中具有一定的难度。本文首先从工艺特性的角度,通过与常规包覆方法进行对比,对多层绝热材料在贮箱表面的组装工艺进行探究,采用尼龙搭扣带、胶钉枪开发了一套效能高、经济性好的新型固定方法,通过高真空测试平台对该多层绝热包覆工艺进行测试并分析其绝热效应的影响。结果表明:使用该包覆工艺成型的多层绝热组件当量热导率可以达到1.1 mW(/ m·K),且具有较小的漏热量,系统稳定性好。

新科技为长征七号穿上了舒适的“防护服”

6月25日20时,我国载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的长征七号运载火箭在海南文昌点火升空,首次发射圆满成功!据悉,此次在长征七号上应用的由中国航天科技集团公司航天材料及工艺研究所研发的多项新材料、新工艺,为长征七号穿上了舒适的＂防护服＂,为提升火箭的可靠性和运载能力做出了贡献。