无负载工况液氧加注流量调试方法研究

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1、2015年第1期导弹与航天运载技术No.12015总第337期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.337文章编号：1004-7182(2015)01-0100-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150123无负载工况液氧加注流量调试方法研究高婉丽，罗天培，张家仙，刘瑞敏（北京航天试验技术研究所，北京，100074）摘要：针对某新建动力系统试验台液氧加注需求，设计阻力孔板流量调试方案。采用理论计算的方法确定孔板直径，并对加装孔板后的管路流场进行数值模拟，验证了设计的合理性。采用经验证的孔板进行流量调试，得到与各流量输出值相

2、匹配的系统运行工况，将调试得到工况运用于实际的动力系统试验并对结果进行对比分析。结果表明，动力系统试验中液氧加注实际工况与流量调试所确定的工况吻合性好，采用孔板的流量调试方法合理可行。关键词：运载火箭；加注系统；流量；孔板；数值模拟中图分类号：V47文献标识码：AStudyonDebuggingMethodsofNon-loadedLiquidOxygenFillingFlowRateGaoWan-li,LuoTian-pei,ZhangJia-xian,LiuRui-min(BeijingInstituteofAerospaceTestingTechnology,Beiji

3、ng,100074)Abstract:Fortheliquidoxygen’sfillingdemandofanewlaunchvehicleteststand,aflowdebuggingplanusingorificewasproposed.Thediameteroftheorificewasdeterminedbytheoreticalcalculations,andnumericalsimulationofpipelineswasconductedtoverifythecomputation.Thesystem’sworkingconditionsateachflow

4、ratewereobtainedbyflowdebuggingwithprovedorifices.Subsequently,eachworkingconditionwasappliedtoactuallaunchvehicletest,andwascoincidedwithdebuggingcondition.Theresultsshowthatthedebuggingplanwasreasonable.KeyWords：Launchvehicle;Fillingsystem;Flowrate;Orifice;Numericalsimulation0引言1孔板设计计算孔板作

5、为节流元件，具有结构简单、加工容易、1.1流量调试方案制造成本低、安装方便等优点，在满足工艺要求的前液氧加注过程如图1所示。由图1可知，动力系提下，使用阻力孔板能大大降低调试成本。某新建动统在试验过程中，液氧可通过长输管路向箭上氧箱加力系统试验台需要承担多个型号运载火箭动力系统试注。3验任务，对液氧加注的流量需求分别为12~18m/h、3333318~30m/h、48m/h、60m/h、90m/h、120m/h和3180m/h等工况。由于新建液氧加注泄出系统在调试过程中没有箭上贮箱、箭地对接管路等设备，所以无法完全真实模拟贮箱背压和全部管路特性，无法设置与输出流量相匹配的液氧

6、泵频率和调节阀开度等运行工况。为解决无负载情况下液氧流量调试问题，根据不同加注对象的物理模型，设计、制作不同规格的阻力孔板，并采用孔板调试方案，对新建系统的单体设备功能和流量输出特性进行考核，探索实际加注工况图1液氧加注模型示意时各设备所处的技术状态。液氧流量调试过程如图2所示。由图2可知，液收稿日期：2014-04-04作者简介：高婉丽（1982-），女，硕士研究生，主要从事低温推进剂加注技术研究第1期高婉丽等无负载工况液氧加注流量调试方法研究101氧流量调试时在长输管道末端加装了孔板，可直接向式中P0为箭上贮箱气枕压力，按照加注要求气枕压−6导流槽排放液氧。孔板用于模拟箭

7、上贮箱与加注管间力不能高于0.2MPa；Ph为静液柱压力，Ph=ρgh10，的静液柱压力、管道及元件的流阻以及箭上贮箱气枕由孔板所在加注管道与贮箱液面的高度差决定；∆P为孔板安装位置到加注液面之间管路系统的阻力损失，压力，其中静液柱压力在加注过程中为变值，计算时主要由沿程阻力和局部阻力两部分组成，即：取上液位值；流阻为由经验公式的计算值；气枕压力22−5λρvL−5ρv为总体单位输入参数，各模块均有区别。对于给出范∆=P沿程10⋅，∆P局部=10⋅Σξ，低温工况下摩2gD2gi围值的参数，在计算孔板时，