超高压冷气推进系统压力调节模块性能仿真研究.pdf

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1、第41卷第2期2015年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．41，No．2Apr．2015超高压冷气推进系统压力调节模块性能仿真研究张涛1，李国岫1，汪旭东1一，王璐1，虞育松1，刘星-(1．北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044；2．北京控制工程研究所，北京100190)摘要：以超高压冷气推进系统为研究背景，针对压力调节模块进行数值模拟研究。通过建立调压模块的流固耦合动力学数学模型，将其工作过程定义为填充、开机和关机三个阶段，得到了不同阶段的调压特性，以及节流孔直径和入口压力对压力调

2、节模块不同阶段的影响规律。仿真结果表明：在不同的工作阶段，节流孔直径和入口压力的增加都使得稳压腔内压力升高，只是达到稳定的时间不同，同时阀芯位移变化也表现出一定的规律性，这都为压力调节模块的设计提供一定参考。关键词：超高压；压力调节模块；仿真计算；填充过程；开机过程；关机过程中图分类号：V432—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015102—0050—06Stimulationresearchonperformanceofpressureregulatingmoduleinultrahighpressurecold

3、gaspropulsionsystemZHANGTa01，LIGuo-xiul，WANGXu-don91一，WANGLul，YUYu-son91，LIUXin91(1．SchoolofMechanicalandElectronicControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China)Abstract：Bytakingultrahighpres

4、surecoldgaspropulsionsystemastheresearchbackground，numericalstimulationresearchofthepressureregulatingmoduleiscarriedoutinthispaper．Thepropertiesofpressureregulating，andtheinfluencelawofthrottleholediameterandinletpressureonthepressureregulatingmoduleindifferentstagesw

5、ereachievedbyestablishingthefluid—solidcouplingdynamicmathematicalmodelinpressureregulatingmodule，anddefiningitsworkingprocessasthreestages(filling，start—upandshutdown)．Thesimulationresultsshowthattheincreaseofthrottleholediameterandinletpressurecanboostthepressureinth

6、epressurestabilizingcavityindifferentstages，butonlythetimetoreachstablestateisdifferent，andthechangeofvalveelementdisplacementalsoshowscertainregularity．Alloftheseprovideareferenceforthepressureregulatingmoduledesign．Ir,七ywords：ultrahighpressure；pressureregulatingmodul

7、e；simulationcalculation；fillingpro-cess；start—upprocess；shutdownprocess收稿日期：2014—10—12；修回日期：2015一叭一14作者简介：张涛(1987一)，男，博士研究生，研究领域为航天器推进系统第41卷第2期张涛，等：超高压冷气推进系统压力调节模块性能仿真研究510引言目前冷气推进系统主要应用在小型卫星上⋯，而压力调节模块【2-31是其中重要组件，广泛应用于工业应用中的各个领域【4_引。在冷气推进系统中，压力调节模块位于气瓶和电磁阀中间，主要作用是将高压气

8、体进行减压和稳压，最终经推力器喷出，产生推力。现阶段研究的冷气推进系统储箱压力一般集中于10。30MPa左右卜131。其中杨明国针对高压空气减压阀在30MPa条件下工作性能进行仿真计算I71，获得不同入出口压力以及阀芯开度对阀动态性能