[发明专利]贮箱液体推进剂量测量方法

权利要求书

1.一种贮箱液体推进剂量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过贮箱压力传感器（5）测量贮箱（1）内的气体部分（3）的初始压力，利用贮箱温度传感器（6）测量所述贮箱（1）内的气体部分（3）初始温度和所述贮箱（1）壁面初始温度；通过气瓶压力传感器（5’）和气瓶温度传感器（6’）测量气瓶（4）内初始压力和初始温度；利用推进剂量静态测量方法预估初始气体体积v₀和贮箱内剩余液体推进剂量m_l0；

步骤S2：建立贮箱开系增压过程的传热传质数学模型，利用测量好的初始条件进行仿真计算，得到气相温度、气相压力随时间和贮箱内推进剂量的变化关系；

步骤S3：通过所述气瓶（4）向所述贮箱（1）注入增压气体，维持时间与仿真模拟时间一致，并保持管路具有良好密封性；

步骤S4：测量预设时刻贮箱（1）内的气体部分（3）的气体压力和气体温度，并与仿真结果进行对比；

步骤S5：根据仿真结果与实验结果，拟合出来实际推进剂流量，在已知初始推进剂量的情况下，通过公式计算任何时刻所述贮箱（1）内的剩余推进剂量。

2.根据权利要求1所述的贮箱液体推进剂量测量方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述数学模型包括：其中，下标g表示气相，下标l为液相；

气相连续性方程：dmgdτ=dmg1dτ+dmg2dτ;]]>

液相连续性方程：dm1dτ=m10-m1dτ;]]>

其中m_g1为气相中增压气体质量，m_g2为气相中推进剂蒸气质量，m_l为液体推进剂质量，m_l0为利用静态推进剂量测量得到的初始液体质量；

增压气体质量流量方程：

当P/P_H＞0.528时，增压气体为亚临界流动，有：

dmg1dτ=αPHAmin{2kk-1M1RTH[(PPH)2k-(PPH)k+1k]}0.5;]]>

当P/P_H≤0.528时，增压气体为超临界流动，有：

其中，α为流量系数，P为贮箱内气相总压，P_H为贮箱内增压气体分压，T_H为增压气体温度，A_min为节流元件面积，k为绝热指数，R为标准摩尔比热，M₁为增压气体摩尔质量；

液氧表面挥发传质方程：其中，K_m为传质系数，A为传质表面积，P_sat为液氧饱和蒸气压，P₂为气相空间中推进剂蒸气分压，M₂为推进剂蒸气摩尔质量，T_sat为推进剂饱和温度；

能量守恒方程：ΔQ=ΔE+∑h_in·Δm_in,式中，ΔQ为气相空间向液体推进剂表面和容器表面传热量，ΔE为气相空间的内能变化，Δm_in为流入气相空间的气体质量，h_in为流入气相空间的焓值；

容器壁面与气相空间的传热方程包括：

气相空间的贮箱壁面蓄热量为：ΔQ_w=M_w1C_w(T_w,τ+Δτ-T_w,τ)+M_w2C_w(T_w,τ+Δτ-T₀)；

气体与贮箱壁面的换热量为：ΔQ_f=α₁F₁(T-T_w,τ+Δτ)+α₂F₂(T-T₀)；

其中，C_w为贮箱壁比热，M_w1为τ时刻与气相空间接触的贮箱壁的质量，M_w2为τ+Δτ时刻由于液体推进剂的流出和液氧挥发而暴露出来贮箱面积对应的贮箱质量，T_w,τ+Δτ为τ+Δτ时刻贮箱壁面温度，T₀为推进剂主体温度，T为气相空间温度，F₁为τ时刻的贮箱表面积，F₂是τ+Δτ时刻由于液体推进剂的流出和挥发而暴露出来的贮箱表面积，有ΔQ_f=ΔQ_w。