[发明专利]航天器带压舱体在轨泄压过程舱内气压变化仿真分析方法

权利要求书

1.一种航天器带压舱体在轨泄压过程舱内气压变化仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立带压舱体在轨泄压的集中参数物理模型，包括舱体1、泄压通道2和外界真空环境3三个部分；

(2)采用仿真计算的假设条件如下：

1)舱体内部的气体物性参数包括压力P、温度T和密度ρ一致；

2)舱体在轨泄压过程中，泄压通道截流面积处的流动状态为临界流动状态；

3)泄压通道截流面积处的气体速度等于当地音速；

4)经过截流面积的实际气体流率与采用等熵流动模型计算得到的理论流率值之间相差一个损失系数，该损失系数仅与泄压通道的结构形式有关，通过地面试验测试得到；

5)在轨泄压过程为绝热过程。

(3)按照步骤(1)建立的集中参数物理模型和步骤(2)的假设条件，航天器带压舱体在轨泄压过程中舱体内部压力变化仿真计算方法如下：

1)初始状态下舱内气体物性参数已知，泄压通道截流面积处气体流动状态为临界流动状态，计算得到截流面积处的气体流动速度和密度；

2)泄压通道截流面积及流率损失系数已知，计算得到该时刻气体排放质量流率；

3)在获得气体排放质量流率的基础上，选取一个足够小的时间跨度dt，计算得到此时间跨度后舱内剩余气体质量和密度；

4)利用气体绝热变化过程中密度与温度关系式及理想状态气体方程关系式求得dt时间以后舱内剩余气体温度和压力；

5)将dt时间以后舱内气体物性参数作为输入进行迭代计算，最终得到航天器带压舱体在轨泄压舱内气体压力、密度、温度随时间变化曲线。

2.根据权利要求1所述的一种航天器带压舱体在轨泄压过程舱内气压变化仿真分析方法，其特征在于，步骤(3)所述的仿真计算方法具体如下：

泄压通道截流面积处的气体流动速度和密度计算：

ρ*=ρt(2k+1)1k-1]]>

ν*=(2kk+1ptρt)12]]>

p_t为t时刻下舱内气体的压力，ρ_t为t时刻下舱内气体的密度，ρ^*为t时刻下截流面积处的气体密度，ν^*为截流面积处的气体流速，k为气体比热比，k为1.4；

气体泄放质量流率计算：

m_t＝ερ^*A^*ν^*

A^*为泄压通道截流面积，m_t为t时刻下气体排放质量流率，ε为泄压通道流率损失系数；

dt时间以后舱内气体密度计算：

ρ_t+1＝(ρ_tV-m_tdt)/V

ρ_t+1为dt时刻后舱内气体密度，V为密封舱的容积；

dt时间以后舱内气体压力和温度计算：

Tt+1=Ttk(ρt+1Rpt)k-1]]>

p_t+1＝ρ_t+1RT_t+1

R为气体常数为287.1J/Kg.K，T_t为t时刻舱内气体温度，T_t+1为dt时间后舱内气体温度，p_t+1为dt时刻后舱内气体压力；

迭代计算：

将ρ_t+1和p_t+1作为输入计算下一个dt时刻后舱内气体物性参数。

3.根据权利要求1或2所述的一种航天器带压舱体在轨泄压过程舱内气压变化仿真分析方法，其特征在于，0＜dt＜0.1s。