[发明专利]一种低温推进剂贮箱内喷雾掺混的仿真方法

摘要

本发明涉及一种低温推进剂贮箱内喷雾掺混的仿真计算方法，属于航天运输总体设计领域，背景为低温推进剂长时间在轨蒸发量控制，主要涉及到采用喷雾掺混方式下低温推进剂长时间在轨贮箱压力控制的仿真方法。本发明对于喷雾和两相流的计算采用离散相结合VOF方法，建立了对低温推进剂贮箱内喷雾掺混的计算流体力学仿真模型，该方法得到的结果与试验结果吻合良好，相较于简单的集总参数模型，可实现对贮箱内流体形态、温度变化、换热趋势的预测；通过本发明的方法，可以对不同流量、流速、喷注温度下的掺混进行仿真设计，优化喷雾掺混方案对长时间在轨低温推进剂贮箱压力的能力，为工程实现长时间在轨蒸发量控制技术作出贡献。

主权项

一种低温推进剂贮箱内喷雾掺混的仿真方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)对贮箱内的流场区域进行网格划分；(2)建立贮箱内连续相的蒸发/冷凝模型；(3)建立向贮箱内喷雾时所产生的离散相液滴与贮箱内连续相之间的传热传质模型；(4)建立向贮箱内喷雾时所产生的离散相液滴向连续相液相的转化模型；(5)根据步骤(2)、(3)和(4)得到的模型采用VOF(容积比率法)与离散相模型相耦合的方法得到低温推进剂贮箱内喷雾掺混的流体力学仿真模型；(6)根据步骤(5)得到的流体力学仿真模型设置初始条件与边界条件进行仿真计算，得到特定工况下的贮箱内的流场的形态以及贮箱内的流场的压力温度变化等流体行为特性；(7)通过调整步骤(6)中的边界条件，得到不同边界条件下贮箱内流畅的压力、温度等流体行为特性的变化规律，并进行比较分析，得到不同边界条件对贮箱内流场的压力控制的影响，并优化贮箱压力控制能力。