[發(fā)明專利]一種用于航空航天推進(jìn)劑的裂解反應(yīng)分析方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710324153.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN107256328B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱劍琴;陶智;程澤源;李海旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/10
• 分類號(hào): G16C20/10
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種用于航空航天推進(jìn)劑的裂解反應(yīng)分析方法及裝置，該方法包括在預(yù)設(shè)的管道內(nèi)傳輸?shù)耐七M(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并獲取在所述管道中傳輸?shù)耐七M(jìn)劑的初始條件和邊界條件；根據(jù)所述初始條件和所述邊界條件，按照預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算所述管道中的推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布，輸出所述推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布。該方法將推進(jìn)劑發(fā)生了裂解反應(yīng)后形成的混合物作為分析對(duì)象，直接采集與該混合物相關(guān)的初始條件和邊界條件，對(duì)該混合物整體的物理性質(zhì)進(jìn)行分析，相比于針對(duì)混合物中的每一組分單獨(dú)分析后進(jìn)行加權(quán)得到整個(gè)推進(jìn)劑的物理性質(zhì)的分析方法，本實(shí)施例將推進(jìn)劑作為整體進(jìn)行分析，因而能得到精確描述推進(jìn)劑物理性質(zhì)的結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于航空航天推進(jìn)劑的裂解反應(yīng)分析方法及裝置。

背景技術(shù)

在航空航天器正常工作過程中，航空航天推進(jìn)劑會(huì)經(jīng)歷加熱的過程，這使得推進(jìn)劑的溫度由常溫升高至較高的溫度，當(dāng)溫度超過其發(fā)生裂解反應(yīng)的溫度時(shí)，推進(jìn)劑會(huì)發(fā)生裂解反應(yīng)。裂解反應(yīng)是一種復(fù)雜的僅發(fā)生在高溫的反應(yīng)，使得大分子組分裂解成復(fù)雜的小分子組分，同時(shí)由于裂解反應(yīng)吸熱會(huì)發(fā)生內(nèi)能的減少。伴隨著裂解反應(yīng)的進(jìn)行，推進(jìn)劑的流動(dòng)換熱也會(huì)受到重要的影響。

然而，現(xiàn)有軟件可對(duì)不同物質(zhì)的裂解過程進(jìn)行計(jì)算，但其是將推進(jìn)劑發(fā)生裂解反應(yīng)后產(chǎn)生的各個(gè)組分的物性分別進(jìn)行計(jì)算，然后將各個(gè)組分的物性進(jìn)行加權(quán)得到整個(gè)混合物(推進(jìn)劑裂解反應(yīng)后形成的)，這種方法在物理上解釋不清，存在顯著的誤差，不能精確描述混合物物性；同時(shí)商用軟件的封閉性，無法獲知其計(jì)算原理，不能針對(duì)個(gè)別工況和個(gè)性需求進(jìn)行定制和改進(jìn)。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的針對(duì)推進(jìn)劑的裂解過程進(jìn)行分析的方法，由于是針對(duì)每一組分單獨(dú)分析后進(jìn)行加權(quán)，誤差較大，無法精確描述推進(jìn)劑物性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何解決現(xiàn)有的針對(duì)推進(jìn)劑的裂解過程進(jìn)行分析的方法，由于是針對(duì)每一組分單獨(dú)分析后進(jìn)行加權(quán)，誤差較大，無法精確描述推進(jìn)劑物性的問題。

針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于航空航天推進(jìn)劑的裂解反應(yīng)分析方法，包括：

將在預(yù)設(shè)的管道內(nèi)傳輸?shù)耐七M(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并獲取在所述管道中傳輸?shù)耐七M(jìn)劑的初始條件和邊界條件；

根據(jù)所述初始條件和所述邊界條件，按照預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算所述管道中的推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布，輸出所述推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布；

其中，所述初始條件包括所述推進(jìn)劑在所述管道中傳輸?shù)倪M(jìn)口流量、進(jìn)口溫度、出口溫度、出口壓力；所述邊界條件包括所述管道的管道壁的溫度分布；所述物理場(chǎng)分布包括所述推進(jìn)劑的溫度場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布、速度場(chǎng)分布、以及所述推進(jìn)劑裂解后的各個(gè)組分的組分分布。

可選地，所述根據(jù)所述初始條件和所述邊界條件，按照預(yù)設(shè)規(guī)則計(jì)算所述管道中的推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布，輸出所述推進(jìn)劑的物理場(chǎng)分布，包括：

根據(jù)所述初始條件和所述邊界條件確定所述推進(jìn)劑的初始物理場(chǎng)分布，將所述初始物理場(chǎng)分布作為當(dāng)前的物理場(chǎng)分布，并設(shè)置當(dāng)前的求解次數(shù)為零；

循環(huán)執(zhí)行物理場(chǎng)求解操作，直到得到的更新后的物理場(chǎng)分布與當(dāng)前的物理場(chǎng)分布在每一對(duì)應(yīng)位置處的殘差均小于預(yù)設(shè)閾值，或者更新后的求解次數(shù)大于預(yù)設(shè)次數(shù)后，輸出更新后的物理場(chǎng)分布；

所述物理場(chǎng)求解操作包括：

根據(jù)當(dāng)前的物理場(chǎng)分布，求解與所述推進(jìn)劑相關(guān)的裂解方程、質(zhì)量方程、動(dòng)量方程、能量方程、湍流方程和壓力方程，得到更新后的物理場(chǎng)分布；

計(jì)算更新后的物理場(chǎng)分布與當(dāng)前的物理場(chǎng)分布在每一對(duì)應(yīng)位置處的殘差，并將當(dāng)前的求解次數(shù)加一，得到更新后的求解次數(shù)。