氧输送管路动态水试仿真分析

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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)01-0066-03DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150115氧输送管路动态水试仿真分析朱平平，潘辉，黄辉，于子文，陈士强（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：利用AMESim软件针对某型运载火箭氧输送管水试试验进行仿真分析，建立无蓄压器和带蓄压器试验系统仿真模型，模拟试验过程中的主要压力变化，并利用软件自带的FFT变换（快速

2、傅立叶变换）获取管路在与水介质耦合作用下的一阶频率和二阶频率。通过对比分析发现，仿真结果与试验结果比较吻合，验证了仿真模型的有效性。关键词：氧输送管；水试试验；AMESim软件；仿真分析中图分类号：TP393.0文献标识码：ASimulatingAnalysisofLiquidOxygenPipeDynamicTestwithWaterZhuPing-ping,PanHui,HuangHui,YuZi-wen,ChenShi-qiang(BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering,Beij

3、ing,100076)Abstract:ThesimulatinganalysisofliquidoxygenpipedynamictestwithwaterisconductedusingAMESimsoftware.Thesimulationmodelswithandwithoutaccumulatorsareestablishedandmainpressurechangeduringthetestissimulated.WiththeassistanceofFFTtransform,thefirstandsecondorderfr

4、equenciesofthepipeundercouplingbetweenpipeandwaterareobtained.Thesimulationresultsshowahighconsistencewiththetestresultsandvalidityofthesimulationmodelisverified.KeyWords:Liquidoxygenpipe;Dynamicexperiment;AMESimsoftware;Simulationanalysis0引言激励方式采用正弦扫频，使激励处的输送管路中产生[1~4][

5、7]POGO抑制技术是液体火箭的关键技术之一，输一定量级的压力脉动响应。送管路系统的数学模型是POGO理论分析模型中的重要组成部分，它可以提供贮箱出口到发动机入口压力脉动[5]的传递规律，发动机入口处也是设置蓄压器实施POGO抑制的关键部位。因此，开展氧输送管路的动态特性试验研究及仿真分析具有重要意义。利用AMESim软件对氧输送管路动态水试试验进行仿真分析，是对运载火箭POGO抑制设计的一种新的尝试，也为后续利用图1氧输送管路动态试验系统示意[6]AMESim软件平台进行POGO抑制设计积累了经验。2试验系统仿真模型及设置1氧输送管路

6、水试试验系统组成及状态图2为在AMESim软件平台上搭建的带有蓄压器氧输送管路动态试验系统如图1所示，该系统主的仿真模型，主要由贮箱、输送管、蓄压器、激励以要由模拟贮箱及增压系统、液氧输送管、激振三通管及介质等部分组成，分别模拟试验系统中的对应部分。及脉动压力激振系统、蓄压器、发动机阻抗模拟系统、在该试验系统仿真模型中，蓄压器前一小段管路影响截止阀、回收系统和参数测量系统等组成。试验的介较小，可以在建模时将蓄压器与氧输送管作直接相连质为水，试验期间水温在10～30℃范围内。试验中，处理。对于输送管，选取分布参数管路模型，将管道用模拟贮箱

7、代替真实贮箱，以构造开端边界条件，氧的弹性模量及水介质的含气率等参数考虑在内。输送管路的安装及支撑情况模拟飞行中的安装状态，收稿日期：2013-07-01；修回日期：2015-01-05作者简介：朱平平（1989-），男，硕士研究生，主要从事动力系统工作过程数值分析研究第1期朱平平等氧输送管路动态水试仿真分析67图6贮箱初始压力为0.9MPa3.1.2系统无蓄压器频率计算利用AMESim软件自带的FFT（快速傅立叶变化）功能进行傅立叶变换，可以得到管路在与水介质耦合图2试验系统仿真模型作用下的一阶频率及二阶频率。将仿真所得一阶频率以及二

8、阶频率跟试验所得频3仿真结果分析率汇总，进行对比，见表1。无蓄压器一阶频率与二阶在搭建好试验系统仿真模型、设置好各个组件的频率对比如图7、图8所示。参数后，采用批处理运行的方式进行数值仿真计算。将氧输送管划