Термодинамическая модель процессов в криогенных топливных баках
Автор: Черкасов Сергей Гелиевич, Лаптев Игорь Вячеславович, Городнов Анатолий Олегович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Статья в выпуске: 2 (29), 2020 года.
Бесплатный доступ
Предложена упрощенная модель тепло физических процессов для различных режимов работы криогенного топливного бака на основе предположения об однородности параметров в жидкой и паровой фазах компонента. Модель является универсальной и позволяет моделировать различные режимы работы бака, такие как заправка, отбор компонента для работы двигателя с наддувом бака, бездренажное хранение и др. При помощи данной модели проведена оценка массы потерь жидкого водорода при заправке на космодроме перспективного разгонного блока. Для режима бездренажного хранения результаты расчета по представленной модели сравниваются с данными экспериментов. Получено, что данный подход существенно занижает скорость роста давления, причем погрешность падает при уменьшении степени заполнения бака. По результатам сравнения, в случае бездренажного хранения рекомендуется применять данную методику в качестве оценки скорости роста давления снизу.
Криогенный топливный бак, бездренажное хранение, внутрибаковые процессы, математическое моделирование, методика расчета, заправка, среднемассовая температура
Короткий адрес: https://sciup.org/143177929
IDR: 143177929 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2020-2-50-60
Список литературы Термодинамическая модель процессов в криогенных топливных баках
- 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. № 4. С. 970-976.
- 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. 2010. Т. 4. С. 155-161.
- 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.
- Кириченко Ю.А. К расчету температурного расслоения заполненных жидкостью замкнутых емкостей при постоянной плотности теплового потока на оболочке // ИФЖ. 1978. Т. 34. С. 5-12.
- Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хру-ничева. Режим доступа: www.khrunichev. ru/main.php?id = 52 (дата обращения 17.04.2019 г.).
- Иванов В.П., Партола И.С. Комбинированная система управления расходованием топлива кислород-водородного разгонного блока // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника. 2011. Т. 27. С. 28-34.
- Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.
- Боровик И.Н. Технический облик кислородно-водородной жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата // Авиационная и ракетно-космическая техника. 2011. № 5(38). С. 108-112.
- Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Ту-манин Е.Н. Теплоизоляция баков с температурой компонентов топлива ниже температуры конденсации воздуха двигательных установок ракет-носителей с ЖРД // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 6. С. 48-55.
- Van Dresar N.T., Lin C.S., Hasan M.M. Self-pressurization of a flightweight liquid hydrogen tank: Effect of fill level at low wall heat flux // AIAA Paper. February 1992. 9 p. DO110.2514/6.1992-818.
- Belyayev A.Yu., Ivanov A.V., Egorov S.D., Voyteshonok V.S., Mironov V.M. Pathways to solve the problem of cryogenic rocket propellant long storage in space // Proc. Int. Aerospace Congress, Moscow, Russia, August 15-19. 1994. V. 1. P. 558-562.