Инженерная методика проектной оценки параметров гидравлических ударов при срабатывании запорной арматуры в трубопроводах жидкостных ракетных двигательных установок


Авторы

Диесперов Н. В.1*, Мякочин А. С.2**

1. Конструкторское бюро «Салют» Государственного космического научно-производственного центра им. М.В. Хруничева, Москва, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: ig_3@mail.ru
**e-mail: amyakochin@gmail.com

Аннотация

В работе представлены подходы к расчету гидроударов в заправочных магистралях ракет-носителей при наземной подготовке к запуску с учетом особенностей их геометрии и расположения относительно горизонта. Для решения данной задачи рассматривается математическая модель, основанная на методе характеристик и решении уравнений Мак – Кормака. Полученное решение сопоставлено с более упрощенным подходом – оценкой по формуле Жуковского. Сделаны оценки для пиковых значений давления и скорости компонента топлива при окончании заправке и закрытии клапанов. По результатам работы сформировано программное обеспечение для расчета на языке VisualBasic, которое позволяет на стадии проектирования изделий космической техники произвести быструю предварительную оценку при решении подобных задач.

Ключевые слова:

гидроудар, пиковые значения, математическое моделирование, метод характеристик, заправочная магистраль

Библиографический список

  1. Федоров В.И. Исследование тепломассообмена в баках кислородно углеводородных и кислородно водородных ракет носителей во время работы двигательной установки // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 44–53.
  2. Бершадский В.А., Петров В.И., Соколов Б.А., Туманин Е.Н. Способы регулирования теплового со стояния криогенного топлива в баках двигательной установки при предстартовых операциях // Известия РАН. Энергетика. 2017. № 4. С. 95–105.
  3. Belyaev A.Yu., Ivanov A.V., Egorov S.D., Voyteshonok V.S., Mironov V.M., Rogozhinsky V.V., Sokolov B.A., Tumanin Y.N., Fyodorov V.I., Aksentsov A.A. Pathways to solve the problem of cryogenic rocket propellant long storage in space // Proceedings International Aerospace Congress (15–19 August, Moscow). 1994. Vol. 1. P. 558–562.
  4. Черкасов С.Г. Естественная конвекция и температурная стратификация в криогенном топливном баке в условиях микрогравитации // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1994. № 5. С. 142–149.
  5. Амирханян Н.В., Черкасов С.Г. Теоретический анализ и методика расчета теплофизических процессов, протекающих в криогенной емкости в режиме бездренажного хранения // Теплофизика высоких температур. 2001. Т. 39. № 6. С. 970–976.
  6. Черкасов С.Г., Миронов В.В., Миронова Н.А., Моисеева Л.А. Метод расчета скорости роста давления при бездренажном хранении жидкого водорода в емкостях // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 4. С. 151–159.
  7. Черкасов С.Г., Ананьев А.В., Миронов В.В., Моисеева Л.А. Температурное расслоение в вертикальной цилиндрической емкости с турбулентным свободно-конвективным пограничным слоем // Известия РАН. Энергетика. 2016. № 4. С. 137–146.
  8. Полежаев В.И. Конвективное взаимодействие в цилиндрическом сосуде, частично заполненном жидкостью, при подводе тепла к боковой и свободной поверхностям и дну // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1972. № 4. С. 77–88.
  9. Вальциферов Ю.В., Полежаев В.И. Конвективный теплообмен в замкнутом осесимметричном сосуде с криволинейной образующей при наличии поверх ности раздела фаз и фазовых переходов // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1975. № 6. С. 126–134.
  10. Полежаев В.И., Черкасов С.Г. Нестационарная тепловая конвекция в цилиндрическом сосуде при боковом подводе тепла // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1983. № 4. С. 148–157.
  11. Черкасов С.Г. Естественная конвекция в вертикальном цилиндрическом сосуде при подводе тепла к боковой и свободной поверхностям // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1984. № 6. С. 51–57.
  12. Черкасов С.Г. Квазистационарный режим конвекции в вертикальном цилиндрическом сосуде // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1986. № 1. С. 146–152.
  13. Моисеева Л.А., Черкасов С.Г. Теоретическое исследование влияния теплопроводности стенки на процессы свободноконвективного теплообмена в вертикальной цилиндрической емкости. Теплофизика высоких температур. 2002. Т. 40. № 3. С. 485–493.
  14. Ананьев А.А., Миронов В.В., Моисеева Л.А., Черкасов С.Г. Анизотропное влияние естественнойконвекции на температурное расслоение в емкости при наличии устойчивой температурной cтратификации // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2015. № 5. С. 96–106.
  15. Черкасов С.Г., Ананьев А.В., Миронов В.В., Моисеева Л.А. Температурное расслоение в вертикальной цилиндрической емкости с турбулентным свободно-конвективным пограничным слоем. Известия РАН. Энергетика. 2016. № 4. С. 137–146.
  16. Черкасов С.Г., Лаптев И.В., Ананьев А.В., Городнов А.О. Рост давления при нестационарной естественной конвекции в вертикальном цилиндрическом сосуде с постоянной температурой нижней границы. Тепловые процессы в технике. 2019. Т. 11. № 5. С. 203–215.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024