氢氧膨胀循环发动机系统动态特性仿真研究

发布时间：2017-08-29 04:10

  本文关键词：氢氧膨胀循环发动机系统动态特性仿真研究

  更多相关文章： 氢氧发动机 膨胀循环 AMESim软件 动态特性 动力学模型

【摘要】：本论文选取××氢氧膨胀循环发动机作为研究对象,应用法国IMAGINE公司的AMESim软件,开发建立了发动机主要组合件的仿真子模型,然后根据发动机系统原理,建立了××发动机的全系统仿真模型。将发动机组件划分为交错的控制体积,并采用集中参数进行处理,因此单元的边界条件处理比较方便。单元划分为两种类型:一种为状态参数不变的C单元,适用质量和能量守恒定律;另一种为表征流动特性的R单元,适用动量守恒定律。将组成××发动机的推进剂输送管路、氢氧涡轮泵、推力室等组件,统一到C单元和R单元上,简化了发动机管路和组件建模的复杂性。对于离心泵,将诱导轮入口至泵叶轮入口体积统一考虑为一个C单元,将泵叶轮至扩压器出口视为一个R单元,并加入离心泵的性能方程;对于推力室冷却夹套,将其按轴向进行分段,每一段沟槽内冷却剂氢的流动就是C和R单元的交错,并加入相应的传热方程。在AMESim自带的AMESet平台下,根据各组件的动力学方程进行二次开发,建立了发动机主要组件氢氧涡轮泵、推力室、冷却夹套等子模型。运用这些子模型,根据××氢氧膨胀循环发动机的系统原理搭建了发动机仿真平台,选择变步长Runge-Kutta算法,对发动机的起动特性进行了仿真,仿真结果与试车数据一致性较好。在此基础上,对发动机起动时序进行了方案比较和优化研究,并通过在发动机模型中加入故障模块,对多种故障模式下的发动机动态特性进行了仿真研究。
【关键词】：氢氧发动机 膨胀循环 AMESim软件 动态特性 动力学模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V434
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究状况9-12
• 1.2.1 推进剂供应管路模型10
• 1.2.2 发动机组合件模型10-11
• 1.2.3 模型的数值计算方法11-12
• 1.2.4 氢氧发动机仿真平台12
• 1.3 主要研究内容12-14
• 第2章 发动机低温管路和主要组件动力学方程14-28
• 2.1 推进剂供应管路方程14-18
• 2.1.1 动力学方程14-15
• 2.1.2 C和R单元方程15-18
• 2.2 涡轮泵动力学方程18-22
• 2.2.1 离心泵方程18-20
• 2.2.2 涡轮方程20-22
• 2.2.3 转子动力学方程22
• 2.3 推力室动力学方程22-27
• 2.3.1 燃烧室和喷管方程23-24
• 2.3.2 冷却夹套方程24-26
• 2.3.3 氢氧喷注器方程26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 氢氧发动机组件AMESim仿真子模型的开发28-44
• 3.1 AMESim特点和使用流程28-29
• 3.1.1 软件特点28
• 3.1.2 使用流程28-29
• 3.2 子模型建模方法29-30
• 3.3 推进剂热物性子模型30-33
• 3.3.1 氢氧热物性子模型31-32
• 3.3.2 燃气热物性子模型32-33
• 3.4 涡轮泵子模型33-40
• 3.4.1 泵子模型33-39
• 3.4.2 转子子模型39
• 3.4.3 涡轮子模型39-40
• 3.5 推力室子模型40-43
• 3.5.1 氢氧喷注器子模型40
• 3.5.2 燃烧室子模型40-41
• 3.5.3 喷管子模型41
• 3.5.4 冷却夹套子模型41-43
• 3.6 阀门子模型43
• 3.7 本章小结43-44
• 第4章 ××发动机仿真模型的建立和分析44-58
• 4.1 ××型号发动机系统原理44-45
• 4.2 发动机仿真模型45-47
• 4.3 起动时序研究47-51
• 4.3.1 方案比较分析48-50
• 4.3.2 时序优化研究50-51
• 4.4 发动机故障仿真分析51-57
• 4.4.1 氢涡轮泵性能下降模式仿真52-54
• 4.4.2 氧涡轮泵性能下降模式仿真54-55
• 4.4.3 冷却夹套换热性能下降模式仿真55-56
• 4.4.4 其它模式仿真56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 个人简历64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵玉璋;;采用返流气膨胀循环的小型空分设备的研制[J];制冷学报;1985年04期

2 孙纪国;膨胀循环发动机技术现状及其进展[J];导弹与航天运载技术;2001年02期

3 肖立明;罗巧军;;膨胀循环发动机起动过程研究[J];火箭推进;2007年01期

4 C.D.Limerick ,孙国庆;膨胀循环发动机对于先进空间任务的适用性[J];国外导弹与航天运载器;1992年07期

5 张宝炯;液氧/甲烷的膨胀循环发动机[J];上海航天;1992年01期

6 洪流;;10吨级高性能膨胀循环发动机的设计研究[J];火箭推进;2000年05期

7 N.Tanatsugu ,Y.Naruo ,卞为群;液氧/液氢高压膨胀循环发动机初步试验[J];上海航天;1988年03期

8 J.R.Brown;孙国庆;;用于航天飞机低温上面级的膨胀循环发动机[J];国外导弹技术;1984年02期

9 杨凡;叶小明;;径流式涡轮在膨胀循环发动机氢涡轮泵中的应用[J];火箭推进;2012年03期

10 C.L.Ayres,顾荣而;制氮设备的进展[J];深冷技术;1988年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孙慧娟;;国外氢氧膨胀循环发动机电点火及起动关机技术综述[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 江苏镇江国资委 谭浩俊;财税改革要走出财权事权恶性膨胀循环[N];证券时报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘登丰;氢氧膨胀循环发动机系统动态特性仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

，

本文编号：751225