推进剂筛网蓄留器设计与性能研
能源与动力工程资助企业: 上海宇航系统工程研究所
企业导师: 张浩;任枫
指导教师: 杨光
项目成员: 孙科,吴梓航,蔡华麟
项目概述
运载火箭在滑行过程中,贮箱中的推进剂液体通常会出现“失重”的情况,从而脱离原位。为保证运载火箭在轨道上的安全、稳定的工作,必须对航天推进剂管理方法进行最优控制。
目前普遍使用的推进剂液体的管理方法主要有三种:连续正推火箭法、间断正推火箭法和蓄留器法。
本课题针对蓄留器法进行设计、仿真分析与实验研究。
项目目标
本课题围绕运载火箭在滑行过程中推进剂液体分布不连续的问题,需要设计完成能够储蓄推进剂液体的可再填充式蓄留器,并进行相关的仿真分析和实验研究。
主要目标如下:
(1)结构设计:1.蓄留器设计符合自主设计;2.蓄留器设计需实现可填充功能;3.蓄留器模型结构合理性需要得到验证。
(2)仿真分析:1.设计方案内部的流动情况需要得到有效分析;2.为模型设计提供优化建议;3.与实验相结合验证筛网性能。
(3)实验验证:1.实验需探究筛网和流体各因素对蓄留器蓄留效果的影响,并与仿真结果可以有效结合、相互反馈;2.实验结果对于实际场景的应用有合理性。
项目成果
本课题经过三版建模设计,得到了最终的模型,其由三部分组成:1.环境结构:贮箱;2.主体结构:蓄留器顶盖、筛网结构、底座;3.附属结构:导流防晃板。
本课题对结构进行了仿真分析,针对其流动特性为进一步提升蓄留器性能提出了改进设计的方案,并对改进后的设计再次进行分析验证其可行性。
本课题搭建了实验台,针对不同网幕规格的筛网以及不同流体工况研究了筛网两侧的压力差变化,对实验结果进行分析并得到了泡破点压力与筛网密度以及流体物性等参数的关系。