Методика расчета для определения теплофизических параметров при длительном хранении криогенной жидкости в баках двигательных установок (ДУ)


Авторы

Басов А. А.1*, Мякочин А. С.2, Тлевцежев В. В.2

1. ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва», ул. Ленина, д. 4А, г. Королёв, Московская обл., Россия, 141070
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: andrey.basov@rsce.ru

Аннотация

В статье предлагается равновесная термодинамическая модель для расчета теплофизических внутрибаковых процессов, позволяющая определять динамику изменения давления в баках двигательных установок (ДУ). Данная модель основана на отсутствии температурного расслоения и предположении о термодинамическом равновесии между жидкой фазой компонента топлива и его парами. Пары компонента подчиняются уравнению состояния идеального газа, а жидкость несжимаема. Рассматриваемая модель использовалась для определения параметров теплообмена в криогенном баке при длительном бездренажном хранении. Предложенная модель может также быть адаптирована для описания многих теплофизических процессов в баках (ДУ) на различных этапах эксплуатации.

Ключевые слова:

термодинамическая модель, теплофизические параметры, бездренажное хранение, межфазный тепломассообмен, криогенная жидкость, бак двигательной установки (ДУ)

Список источников

  1. Belyaev A.Yu., Ivanov A.V., Egorov S.D. et al. Pathways to solve the prob-lem of cryogenic rocket propellant long storage in space // Proc. Int. Aerospace Congress. Moscow. Russia. August 15–19. 1994. Vol. 1. pp. 558–562.
  2. Амирханян Н.В., Черкасов С.Г. Теоретический анализ и методика расчета теплофизических процессов, про-текающих в криогенной емкости в режиме бездренажного хра-нения // Теплофизика высоких температур. 2001. Т. 39. № 4. С. 970–976.
  3. Черкасов С.Г., Миронов В.В., Миронова Н.А. и др. Метод расчета скорости роста давления при бездре-нажном хранении жидкого водорода в емкостях. // Известия Академии Наук. Серия «Энергетика». 2012. № 4. С. 151–159.
  4.  Черкасов С.Г. Модифицированный численный метод для расчета тепловой конвекции в вертикальном ци-линдрическом сосуде // Численные методы механики сплошной среды. 1984. Т. 15. № 5. С. 144–153.
  5. Черкасов С.Г. Естественная конвекция и температур-ная стратификация в криогенном топливном баке в условиях микрогравитации // Известия РАН. Механи-ка жидкости и газа. 1994. № 5. С. 142–149.
  6. Гордеев В.А, Партола И.С., Фирсов В.П. и др. Опти-мизация процесса отработки ПГСП ракет и разгон-ных блоков. // Научно-технические разработки КБ «Салют» М. Воздушный транспорт. 2007. С. 284–290.
  7. Гордеев В.А., Фирсов В.П. Комплект математических моделей ПГСП криогенного разгонного блока // Научно-технические разработки ОКБ-23 КБ «Са-лют». М: Воздушный транспорт. 2006. С. 320–333.
  8. Гордеев В.А., Жуков В.А., Завадский В.К. и др. Си-стема наддува баков перспективных ракет и разгон-ных блоков (принципы построения, унифицирован-ные алгоритмы управления) // Научно-технические разработки ОКБ-23 КБ «Салют». М: Воздушный транспорт. 2006. С. 383–395.
  9. Черкасов С.Г. Ламинарный свободно-конвективный пограничный слой в сжимаемом газе. Доклады РАН. 1995. Т. 343. № 5. С. 625–626.
  10. Полежаев В.И., Черкасов С.Г. Нестационарная теп-ловая конвекция в цилиндрическом сосуде при боко-вом подводе тепла. Изв. АН СССР. МЖГ. 1983. № 4. С. 148–157. 
  11. Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А. и др. Мате-матическое моделирование конвективного тепломас-сообмена на основе уравнений Навье-Стокса. М.: Наука, 1987.
  12. Черкасов С.Г. Квазистационарный режим конвекции в вертикальном цилиндрическом   сосуде // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1986. № 1. С. 146–152.
  13. Войтешонок В.С., Черкасов С.Г. Автомодельный ре-жим тепловой стратификации при естественной кон-векции в емкостях // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа.  1989. № 5. С. 19–24.
  14. Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics // Springer. 2002.
  15. Patankar S. Numerical heat transfer and fluid flow // Hemisphere Publishing Corporation. New York. 1980.
  16. Wenxian Lin, Armfield S.W. Direct simulation of natural convection cooling in a vertical circular cylinder // Inter-national J. of Heat and Mass Transfer. 1999.
  17. Muzaferija S. Adaptive finite volume method for flow predictions using unstructured meshes and multigrid ap-proach // PhD Thesis. Univercity of London. 1994.
  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976. 584 с.
  19. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механи-ке. М: Наука, 1977.
  20. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026