Беляев Е.Н. и др. - Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей, страница 29

Стрелками указаны основные входные и выходные параметры (рис. 8.2), с помощью которых насос связан со смежными агрегатами. При этом входными переменными параметрами для насоса являются; давление, расход, температура лерекачиваемой жидкости и частота вращения ротора, а выходным - давление, расход и температура жидкости на выходе из насоса. Все внутренние переменные параметры указываются в правой части квадрата. Для насоса зто напор насоса (или перепад давлений Лрв), с Л9 учетом кавнтационных явлений; потребляемая им мощность М, с учетом расслоения КПД-характеристик насоса по частоте вращения ротора подогрев перекачиваемой жидкости гзТ; всевозможные утечки и т. п. Все внутренние переменные контура рассчитываются непосредственно внутри блока, описывающего работу данного агрегата.

Рис. 8.2. Структурная схема шнекоцентробежного насоса Структурная схема агрегата позволяет наглядно представить связи данного агрегата со смежными агрегатами, определить необходимые внутренние переменные. Все зто значительно облегчает написание алгоритма решения задачи и ее программного блока, описывающего рабату данного агрегата. 8.2.2.

Структурные схемы контуров Контур № 1, объединяюп1ий все магистрали и агрегаты от бака окислителя до газогенератора, представлен на рис. 8.3. Этот контур включает в себя: бустерный насос окислителя 5 (БНО), основной насос окислителя 7 (НО) и гидравлические магистрали, соединяющие бак окислителя с бустерным преднасосом, бустерный преднасос с основным насосом окислителя, насос окислителя с газогенератором 1О (см.

рис. 8.1). Рис. 8.3. Окислнтельный контур Контур № 2, объединяющий все магистрали и агрегаты двигателя от бака горючего до камеры сгорания, представлен парис. 8.4. Этот контур 180 включает в себя: струйный преднасос горючего (Прг) б, камерный насос горючего (НГ-!) 8 и гидравлические магистрали, соединюощие бак горючего со струйным преднасосом, струйный преднасос с камерным васосом горючего, камерный насос горючего с камерой сгорания 19, камерный насос горючего с сопловым аппаратом струйного преднасоса 6, Рис. 8.4. Контур питания горючим камеры сгорания Контур М 3, объединяющий все агрегаты и гидравлические магистрали от входа в генераторный насос горючего до газогенератора, представлен на рис. 8.5. Этот контур включает в себя: генераторный насос горючего (НГ-2) 8', регулатор расхода горючего (РЕГ) 11 и гидравлические магистрали, соединяклцие генераторный насос горючего с регулятором расхода, регулятор расхода горючего с газогенератором (ГГ).

Рис. 8.5. Контур регулирования Контур Ж 4 объединяет все агрегаты двигателя, в которых происходит сгорание компонентов топлива (газогенератор, камера сгорания), и агрегаты, через которые движутся газовые потоки: газовод, 181 Рис. 8.6. Контур газовых полостей теплообменннк, турбины ТНА и БНА. Структурная схема этого контура приведена на рис. 8.6. Он включает в себя: газогенератор (ГГ) 1О, турбину ТНА (Т) 9, газовод (ГВ), камеру сгорания (КС) 19, теплообменник (ТПО) и турбину БНА окислителя (Тена) 5. 8.2.3.

Структурные схемы потоков Как было сказано вьппе, в структурных схемах контуров определяются все связи между смежными агрегатами и внутренние переменные параметры каждого из агрегатов контура, но эти схемы не позволяют наглядно проследить физические связи между потоками масс компонентов топлива в гидравлических магистралях. Этот недостаток структурных схем контуров и агрегатов устраняется в структурных схемах гидравлических потоков. В этих схемах указывается направление потоков масс компонентов топлива и выделяются «узлы» (гидравлические развилки, характерные точки (сечення, объемы) и т.

и,), в которых, соблюдая условие неразрывности потоков, необходимо определить величины давлений, Рассмотрим подробно построение структурной схемы потоков масс для контура №1 (рис. 8.7). В этом контуре выделены овалом следукпцие характерные сечения 182 (кузлы»), в которых необходимо рассчитать давления: - давление на входе в бустерный насос окислителя р, так как оно влияет на кавитационные процессы в БНО; - давление на входе в основной насос окислителя р „„, так как оно влияет на кавитационные процессы в основном'насосе окислителя и с учетом этого давления рассчитывается расход газа йз аль, поступающий ла турбину БНА; - давление на выходе иэ основного насоса окислителя р „, так как через зто давление рассчитывается расход окислителя, поступающий в газогенератор.

На величину этого давления могут быть настроены сигнализаторы давления, автоматическое открытие или закрытие клапанов двигателя и т. п. На рис. 8.7 показано, что на участке ог бака окислителя до входа в БНА окислителя движется поток окислителя йз под перепадом лавлеши, равным (рс ск - р „). Рис. 8.7. Схема потоков масс контура № 1 Давление окислителя на входе в БНА р,„„рассчнтьеастся с учетом неразрывности потоков между потоком, движущимся по трубопроводу от бака до входа в БНА пзск,х, и расходом окислителя через БНА пз сна. От входа в БНА окислителя до входа в насос окислителя движется поток жидкости (расход окислителя через БНА) пз бл под перейадом лавленил от входа в БНА до входа в насос окислителЯ (Рвх ск-Рм ло), с учетом напора (перепада давлений Лр~ ), создаваемого БНА.

Давление окнслителя на входе в основной насос р „„рассчитывается с учетом неразрывности потоков между потоком жидкого окислителя, поступающего из БНА пз „„, потоком окислительного газа, отработавшего на турбине БНА пз ., баа, н расходом окислителя, перекачиваемого основным насосом зззн„. 183 Расход окислителя через основной насос г(зво определяется перепадом давлениЯ на насосе окислителЯ (Рв„„о- Рама во), с Учетом напоРа (пеРепада давлений Ьр„, ), создаваемого насосом.

Давление окислителя на выходе из основного насоса р вмх но определяется из уравнения неразрывности потоков между поступающим расходом окислителя из насоса т„о и уходящим расходом окислителя в газогенератор П1 „, . РаСХОД ОКИСЛИТЕЛЯ В ГаЗОГЕНЕРатОР П1ск, ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПЕРЕПаДОМ давленнл (Рвнх ко Ргг). При построении схем потоков контуров №2, 3 и 4 используются те же принципы вьщеления характерных сечений, что и при построении схемы потоков контура №1.

Для контура №2 структурная схема потоков приведена на рис. 8.8. Рис.8.8. Структурная схема потоков контура №2 В зтой схеме потоков: ре - давление в баке горючего; р „„ давление горючего на входе в струйный преднасос горючего; Р, „,1 давление горючего на входе в камерный насос горючего; р давление горючего на выходе из камерного насоса горючего; р„ давление газов в камере сгорания; р „„з - давление горючего на выходе из генераторного насоса горючего; тв, „- расход горючего в магистрали от бака до входа в струйный преднасос горючего; йзл р г - расход горючего через преднасос горючего; т .1 - расход горючего, перекачиваемого камерным насосом горючего; г)зг кс ~ад ) - расход горючего, протекающего через дроссель горючего и поступающего в камеру сгорания; 184 лз„р г - расход горючего, поступающего в сопла струйного преднасоса горючего; йзагз - расход горючего через газогенераторный насос горючего.

Структурная схема потоков дла контура №3 приведена на рис. 8.9. Рнс. 8:9. Структурная схема потоков контура № 3 В этой схеме потоков: р, - давление горючего на выходе из регулятора расхода; р, - давление газов в газогенераторе; зп „- расход горючего через регулятор расхода; ш„, - расход горючего, поступающего в газогенератор. Структурная схема потоков контура №4 приведена на рис. 8.10. В этой схеме потоков: р, - давление газов в газогенераторе; рх - давление газов в полости за турбиной; р ., е„- давление газов на входе в турбину БНА (в теплообменнике); р, - давление газов в газоводе; р, - давление газов в камере сгорания; 11з . - расход газа через основную турбину; пзех, - расход газа в газовод; йз, - расход газа из газовода в камеру сгорания; Фксрасход газа из камеры сгорания; йь - расход газа в теплообменник; пз ееа - расход газа через турбину БНА окислителя.

Рнс. 8.10. Структурная схема основных потоков контура №4 !85 Сравнивая структурные схемы контуров (см. рис. 8.3 - 8.6) и потоков (см. рис. 8,7 - 8.10) с базовой пневмогидравлической схемой (см рис. 8.1) видно, что они чепю отражают все связи агрегатов двигателя. Б схемах контуров вьщешпотся связи между контурами агрегатов, а в схемах потоков показывается, как рассчитываются параметры на граница„ контуров, по которым осуществляются эти связи.