低温氢气排放过程数值模拟

以低温氢气安全排放为目的,采用数值模拟方法对低温氢气直接排放和燃烧排放的流场进行分析.流场仿真计算采用了标准双方程k-ε湍流模型和氢氧单步燃烧模型.研究参数包括氢排放压力、流量、温度和环境风速,评价指标为氢扩散范围和燃烧范围.计算结果表明：燃烧排放燃烧范围小于直接排放氢扩散范围;排放压力增加、流量增大和温度降低均会使氢扩散范围和燃烧范围变大.     

新一代运载火箭氢氧模块动力系统试验风险分析

针对新一代运载火箭氢氧模块动力系统试车试验台进行了风险分析.分析方法采用基于元件的系统级FMECA和基于工艺流程的过程FMECA相结合的方法,引入“发生可能性”和“严酷度”两个指标,建立FMECA工作表,实现了风险因素量化分析与控制,并引入“风险指数”对风险事项排序.通过分析共识别Ⅰ、Ⅱ类单点故障模式45项,提出了试验台在设计、生产、使用和操作中应采取的控制措施,使系统可靠性得到了增长.该方法有效拓展了大型地面试验风险管理的思路.     

基于DPM的试验台导流槽喷水冷却数值研究

采用计算流体动力学(CFD)技术,对某型运载火箭动力系统试验时导流槽的热环境进行了分析。计算采用氢氧(H-O)单步燃烧反应模型,标准k-ε湍流模型获得燃烧流场,并采用离散相模型(DPM)模拟了试验台的喷水降噪系统和导流槽底部喷水冷却系统。随后,用经过校验的模型对某型号发动机试验台导流槽的设计参数进行了对比研究。结果表明:试验台的喷水降噪系统及导流槽底部的喷水冷却系统均对导流槽底部有冷却效果,两者同时工作时对导流槽底部的冷却有叠加增强效果;导流槽深度加大时或者喷水量加大时会对底部热环境的改善同样有增强作用。      

液氧加注过程热力性能分析

为满足某型号运载火箭动力系统试验液氧加注温度要求,需对加注过程进行热力性能分析。通过对常规氧加注过程因漏热和流阻损失引起的温升、液氧泵效率损失引起的温升进行理论计算,得出常规氧加注过程液氧温度变化规律。此外,通过对过冷氧温度掺混特性进行理论计算和数值仿真,得出过冷氧加注的热力性能。上述分析结果与实测数据进行了比对,结果表明,理论分析结果与实测结果吻合性好,液氧加注过程热力特性分析方法正确可行。     

动力系统试验台充气系统优化设计

某试验台承担了多项运载火箭动力系统的试验任务,试验前需要对箭上气瓶进行充气.由于箭上所带气瓶个数较多,充气压力较高,充气所需时间较长,操作人员工作量较大.同时,满足总体单位充气速率要求的难度较大.为了解决以上难题,借助AMESim软件对地面工艺系统进行仿真,获得箭上气瓶充气流量及地面气源压力的变化情况.根据仿真结果进行优化设计,通过在试验系统上增设孔板和增加数显二次仪表等针对性措施,实现了箭上气瓶充气速率在线调节的功能.对气瓶充气流程进行优化,充气气源采取高、低压切换逐瓶供应的方式.经动力系统试验考核,验证了系统优化设计的有效性.     

高压大流量氢气稳压技术在试验中的研究与应用

氢涡轮泵介质试验较以往试验有了很大的变化,尤其是高压大流量氢气介质试验工况的出现。于是,相应的试验技术需要改进和突破。文章涉及的大流量稳压技术是解决上述问题的有效途径,通过对大流量稳压技术中的关键问题（减压器并联稳定性以及临界流文丘里喷嘴氢气流量控制的准确性）的细致研究,确保了该项技术的合理性与稳定性。最后,将大流量稳...     

环形引射器两相流动数值模拟

蒸汽引射器是上面级火箭发动机进行高空模拟试验时获得真空的重要设备。采用数值模拟方法,通过Fluent对氢氧火箭发动机高空模拟试验用环形蒸汽引射器内部流场进行了研究,分析水蒸气两相流动及不同的入口工况和结构尺寸对极限真空压力的影响。考虑水蒸气的两相流动,在数值模拟中加入了水蒸气的凝结相变模型,并通过试验数据开展了模型验证,验证结果为:加入相变模型后极限真空压力降低,仿真结果更接近试验数据。在此基础上,研究了喷嘴入口工况和引射器结构尺寸对极限真空压力的影响,仿真结果表明:在引射器能够启动的条件下,降低蒸汽入口总压或提高入口总温,减小喷嘴出口壁厚或增大混合室直径,均能降低引射器的极限真空压力。因此,若想提高引射器真空度,可以通过改变入口工况或调整引射器结构尺寸来实现。     

运载火箭动力系统试验承力环的静力试验

建立了某型号运载火箭动力系统试验用承力环的非破坏性静力试验方案,以评估该承力环的强度和刚度。为模拟发动机关机时的载荷冲击,将静力试验最大载荷设定为发动机额定总推力的2倍,包含水平和垂直两个分量,均分为8个载荷步加载。在承力环上设置了27个三向应变测点和12个轴向位移测点,以监测一些关键点的应力和位移。测量结果显示,在最大载荷下,当量应力达到303 MPa,低于材料屈服强度;轴向变形达到3.16 mm,低于设计许用变形;应力最大点位于支腿销孔处。对销孔孔距的变化进行了测量,并对附近的钢板表面进行了MT探伤。数据结果表明,该承力环在两倍的动力系统试验额定载荷下有足够的强度和刚度,可用于该试验。     

新一代运载火箭动力系统试车总体试验技术研究

针对动力系统试验规模大、风险高、密度高、并行环节多、技术难度大等突出特点,试验主体承担单位细化落实试验主体抓总责任,充分发挥抓总、策划、牵引能力,注重工艺流程的持续优化、加强试验过程的统筹协调、安全防范和风险管控,统一指挥十余个参试系统,统领近十个参试单位形成的试验队有序工作,技术状态控制有效,确保了三型运载火箭八个模块十二次动力系统试车准时准点和圆满成功,为三型运载火箭按期首飞奠定了基础。     

氢氧火箭发动机高模试验富氧蒸汽引射仿真

氢氧火箭发动机在高空模拟试验中喷出富氢燃气,其中的残余氢气与倒吸进引射系统中的空气混合容易发生爆炸,为研究富氧蒸汽引射处理氢氧火箭发动机高空模拟试验中残余氢气的技术,采用计算流体力学(CFD)及多步化学反应动力学模型开展单级环形超—超引射器仿真,获得富氧蒸汽引射的平均流场,分析富氧蒸汽引射并发生补燃时超—超引射器的稳态工作特性,并考察富氧蒸汽中氧气含量、富氧蒸汽温度对残余氢气处理效果的影响。仿真结果表明,富氧蒸汽引射并发生补燃时环形引射器在稳态下正常工作;补燃主要发生在引射器混合室和第二喉道前端的剪切混合层;增大富氧蒸汽的氧气含量或温度,可使引射器排气中残余氢气含量降低,增强燃气处理效果。