本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種推進(jìn)劑供應(yīng)裝置。
背景技術(shù):
四機(jī)并聯(lián)試車要求試車臺(tái)為四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)供應(yīng)推進(jìn)劑。推進(jìn)劑包括低溫氧化劑和常溫燃料,低溫推進(jìn)劑分流器位于發(fā)動(dòng)機(jī)中心線上。受此影響,常溫燃料分流器位置偏離中心線。為了滿足四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)入口工況一致的要求,需設(shè)計(jì)一套均勻供應(yīng)常溫燃料的分流系統(tǒng),以滿足四機(jī)并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫推進(jìn)劑入口管路壓力、流量及溫度均勻性的要求。進(jìn)一步地,為了應(yīng)對(duì)類似情況,將分流裝置設(shè)計(jì)流程化,滿足其他條件下推進(jìn)劑的均衡供應(yīng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了滿足四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)入口工況一致的要求,本實(shí)用新型提供一套均勻供應(yīng)常溫燃料的分流系統(tǒng),以滿足四機(jī)并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫推進(jìn)劑入口管路壓力、流量及溫度均勻性的要求。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下:
本實(shí)用新型所提供的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)推進(jìn)劑均衡供應(yīng)裝置,包括常溫燃料供應(yīng)管路及低溫氧化劑分流器,
所述常溫燃料供應(yīng)管路包括主管路、燃料分流器及多個(gè)分流支管,所述多個(gè)分流支管通過燃料分流器與主管路連接;
所述低溫氧化劑分流器位于發(fā)動(dòng)機(jī)中心軸線上,其特殊之處在于:
所述燃料分流器的設(shè)置偏離中心線;所述分流支管包括依次連接的分流連接段及入口管;
所述分流連接段由直管和彎頭組成,每條分流連接段中的彎頭的半徑大于等于管徑的1.5倍,彎頭不連續(xù)使用,單個(gè)彎頭角度大于等于70度,彎頭出口處設(shè)置的直管段長(zhǎng)度為直管道通徑的5~10倍;
所述入口管呈豎直狀態(tài);
所述燃料分流器出口段的總流通面積之和等于分流裝置入口總面積。本實(shí)用新型在分流連接段與入口管之間設(shè)置有補(bǔ)償組件。
上述補(bǔ)償組件為波紋管。
本實(shí)用新型所提供的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)推進(jìn)劑均衡供應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)方法,其特殊之處在于:包括以下步驟:
1)對(duì)燃料分流器周圍部件進(jìn)行三維建模;
2)利用周圍部件三維圖和發(fā)動(dòng)機(jī)接口具體要求基本確定燃料分流器、主管路的位置和分流支管的走向;
3)采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)初步設(shè)計(jì)出的管路進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算;
4)判斷各分流支管壓降是否相近;若壓降相差較大,需對(duì)分流支管的走向重新確定,并保證分流管路與周圍部件的間隙大于0.5米,分流支管彎頭大于等于管徑的1.5倍,如此反復(fù)最終確定出最優(yōu)設(shè)計(jì),之后進(jìn)行步驟5);
5)放入試車架三維圖中驗(yàn)證。
本實(shí)用新型還包括6)管路波紋管、固定管路支架的設(shè)置,具體為:
6.1)對(duì)每路分流支管設(shè)置波紋管,用于吸收發(fā)動(dòng)機(jī)開車及關(guān)車時(shí)產(chǎn)生的水擊,并保證安裝時(shí)的便利性;
6.2)在管路的彎頭進(jìn)口段及出口段設(shè)置固定支架,支架的方向與液流方向保持垂直,以吸收管路內(nèi)液體流動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力,保證了整個(gè)非對(duì)稱分流結(jié)構(gòu)的可靠性;
6.3)在管路與支架之間設(shè)置軟性材料墊板,在保證固定可靠性的前提下,提高整個(gè)管路結(jié)構(gòu)在振動(dòng)環(huán)境的可靠性。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,優(yōu)點(diǎn)是:
1、本實(shí)用新型的推進(jìn)劑均衡供應(yīng)系統(tǒng)能夠確保四機(jī)并聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)各壓力及流量達(dá)到了均衡供應(yīng),保證了四機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)關(guān)機(jī)以及整個(gè)試車充滿壓力各環(huán)節(jié)系統(tǒng)的可靠性,滿足了四機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及其它類似的多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試車的要求。
2、本實(shí)用新型通過對(duì)不同彎頭半徑及彎頭角度依據(jù)有限元分析進(jìn)行了流場(chǎng)計(jì)算,確定使用彎頭半徑大于等于1.5R,同時(shí)應(yīng)避免連續(xù)使用彎頭,單個(gè)彎頭角度大于等于70度的設(shè)計(jì)原則,充分避免了推進(jìn)劑分流管中渦通量及較大盲板力的產(chǎn)生。
3、本實(shí)用新型為了減少開車及關(guān)車產(chǎn)生的水擊壓力,通過水擊仿真,在四個(gè)分支管出口連接柔性連接波紋管;利用柔性連接件材料保證變形大于10%,以此達(dá)到吸收水擊壓力,保護(hù)分流裝置,實(shí)際測(cè)量的水擊壓力減低為原來的60%。
4、本實(shí)用新型的分流裝置的設(shè)計(jì)方法一經(jīng)固化,對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)試車要求有很好的適應(yīng)性,可以確保在短期內(nèi)設(shè)計(jì)出符合要求的分流裝置,保證發(fā)動(dòng)機(jī)入口壓力要求。
附圖說明
圖1為燃料供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖2為分流裝置設(shè)計(jì)流程。
其中附圖標(biāo)記為:1-主管路、2-燃料分流器、3-分流連接段、4-入口管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以四機(jī)試車推進(jìn)劑均衡供應(yīng)裝置為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
非對(duì)稱結(jié)構(gòu)推進(jìn)劑均衡供應(yīng)裝置,包括常溫燃料供應(yīng)管路及低溫氧化劑分流器,常溫燃料供應(yīng)管路包括主管路、燃料分流器及多個(gè)分流支管,多個(gè)分流支管通過燃料分流器與主管路連接;燃料分流器位于發(fā)動(dòng)機(jī)中心軸線上,燃料分流器對(duì)常溫燃料進(jìn)行分流,滿足四機(jī)試車對(duì)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)入口溫度、壓力及流量的要求。
如圖1所示,該系統(tǒng)包括常溫燃料供應(yīng)主管路、常溫燃料分流裝置、分流支管、管路補(bǔ)償組件和緊固組件。
四機(jī)并聯(lián)燃料供應(yīng)主管路通過與分流裝置與四個(gè)支管相連,四條支管采用非對(duì)稱形式。分流支管包括分流連接段、補(bǔ)償管及入口管,均由緊固裝置固定于試車臺(tái)。
由于每次試車狀態(tài)不定,需要制定分流裝置的設(shè)計(jì)流程,便于快速確定不同狀態(tài)下的分流方案。分流裝置設(shè)計(jì)流程如圖2所示。分流裝置的周圍部件建模是對(duì)試車架,發(fā)動(dòng)機(jī)架,消防圈,推進(jìn)劑加注管道等進(jìn)行三維建模;利用周圍部件三維圖和發(fā)動(dòng)機(jī)接口具體要求基本確定分流器、入口管道的位置和分流支管的走向;采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)初步設(shè)計(jì)出的管路進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算,判斷各分流管路的壓降是否相等。若壓降相差較大,會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)入口壓降不一致,影響試車成敗,需對(duì)分流支管的走向重新確定,并保證分流管路與周圍部件的間隙大于0.5米,分流支管彎頭半徑大于等于管徑的1.5倍,如此反復(fù)最終確定出最優(yōu)設(shè)計(jì)。
主管路的走向采用保證管道內(nèi)流場(chǎng)分布的均勻性的布置方法,在彎頭出口處設(shè)置直管段長(zhǎng)度為通徑的5~10倍,保證了管道內(nèi)流體壓力和流速的均勻性。燃料均衡分流裝置利用大口徑管道徑向開口成為五通,分流器出口段的總流通面積之和等于分流裝置入口總面積,保證分流裝置內(nèi)流速、壓力的均衡性。分流器的各組件采用標(biāo)準(zhǔn)件組成,加工周期短,結(jié)構(gòu)可靠。
此裝置四組分流支管采用非對(duì)稱設(shè)計(jì),其管道走向與以往有很大不同,空間布局復(fù)雜,但四條分流支管的壓降相差相等,確保四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)入口處壓力一致。
補(bǔ)償組件用來補(bǔ)償燃料供應(yīng)時(shí)的縱向位移,降低管道水擊應(yīng)力補(bǔ)償組件和固定裝置也由于分流管路的變化而有相應(yīng)的變化。
本實(shí)施例中非對(duì)稱分流裝置的有限元分析和流場(chǎng)計(jì)算分布圖顯示分流支管內(nèi)壓力場(chǎng)變化均勻,分流效果理想,其中較高壓力位于總管路拐角處、較高速度分布位于分流支管分叉處,最高壓力為0.29MPa、最高速度為4.11m/s,均滿足要求。
表1煤油分流支管出口穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性
。