Рф федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»

5.3 Методика выбора проектно-конструктивных параметров Структурная схема методики по выбору проектно-конструктивных параметров системы газификации представлена на рисунке 5.10. Структурно разрабатываемая методика включает в себя: - модель массовой оценки элементов системы газификации; - модель прочностного нагружения конструкции; - модель термодинамических процессов, происходящих в топливных баках ОЧ РКН; - оценка акустического воздействия на процесс газификации жидкости; - выбор конструктивно-компоновочной схемы; - оценка влияния сброса газа наддува на процесс газификации жидкости; - требования и ограничения, накладываемые при работе системы газификации: а) минимальные затраты энергии; б) минимальная масса конструкции; в) минимальная масса остатков КРТ Рисунок 5.10 - Структурная схема методики выбора проектно-конструктивных параметров системы газификации ОЧ РКН 5.4 Выводы по главе 5 1. Проведена постановка задачи системы газифкации жидких остатков компонентов ракетного топлива. Разработаны схема системы газификации в зависимости от типа компонентов ракетного топлива. 2. Определен состав системы газификации, основанный на использова-нии газогенерирующих систем, отличающихся от известных (обеспечение наддува баков/ максимальная потенциальная энергия газа, обеспечение работы турбонасосного агрегата/ максимальная кинетическая энергия газа тем) тем, что получаемый газ должен обладать максимальной тепловой энергией и заданным химическим составом. Определены требования к параметрам ТН. 3. Проведена постановка задачи расчётно-экспериментальной методики определения проектно-конструкторских параметров системы газификации, в том числе: масса топлива для получения теплоносителя, температура и массовый-секундный расход теплоносителя. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с целями НИР получены следующие основные результаты 1. Проведён анализ отечественных открытых источников литературы по исследованию процессов, связанных с испарением жидкости, в том числе в промышленных установках в наземных условиях. Выявлен ряд отечественных источников для последующего углубленного изучения математических и экспериментальных исследований рассматриваемого процесса, сформулированы задачи на поиск соответствующих материалов по данным зарубежных источников. 2. Для более глубокого понимания гидродинамических процессов остатков жидкого топлива, происходящих в баке ступени ракеты после её отделения, а также формирования исходных данных для установки фазового разделителя (в виде сетки) в топливный бак проведён анализ экспериментальных исследований динамики жидкости в башне невесомости. 3. На основании анализа имеющихся зарубежных материалов по проведённым демонстрационным управляемым спускам вторых ступеней ракет космического назначения «Дельта-4» (США), «HII-B» (Япония) на основе использования газифицированных остатков невырабатываемых компонентов жидкого кислорода и водорода с орбит выведения в акватории Мирового океана. Получены общие сведения о процессах, происходящих в маршевых безгенераторных ЖРД, использующих цикл фазового перехода, на основном режиме «жидкость-жидкость», когда из бака подаётся жидкое топливо, и режиме повторного запуска по схеме «газ-газ», когда из бака подаётся газифицированное топливо. 4. Показана целесообразность исследования газодинамической картины внутри типовых топливных баков и экспериментальной модельной ёмкости при подаче теплоносителя с помощью программного пакета ANSYS для определения поля скоростей натекания на конструктивные элементы внутрибаковых устройств (стрингеры, демпферы, шпангоуты, тоннельный трубопровод). 5. На основании теории подобия сформулированы требования к экспериментальной модельной установке, моделирующий типовой объём топливного бака для проведения лабораторных экспериментов по испарению модельной жидкости (определение коэффициентов тепломассообмена) в зависимости от параметров теплоносителя (температура, скорость, углы входа), дополнительного ультразвукового воздействия. 6. Полученные результаты исследования поля скоростей теплоносителя в типовом топливном баке при наличиии силового набора и тоннельного трубопровода (при скорости ввода 500 м/с) показали: - векторы скоростей могут менять направление своего движения, имеет место турбулизация потока, образование застойных зон, наблюдается пульсационный характер распределения скорости движения; - усреднённые параметры скорости в пристеночной области топливного бака и области тонельного трубопровода находятся в диапазоне от 3 до 15 м/с, на отдельных участках скорость может увеличиваться до 20 – 50 м/с; - преобладающий диапазон изменения угла набегающего потока к поверхности стенки составляет от 00 до 500. 1. Проведено обоснование целесообразности проведения экспериментальных исследований газификации жидкости в вакуумной камере, позволяющее определить коэффициента тепло-и массообмена, теплоотдачи, а в перспективе текущий состав газифицированных продуктов. 7. На основе теории планирования экспериментов разработана программа экспериментальных исследований, включающая в себя проведение дополнительных измерений и экспериментов с целью подтверждения верификации и валидации проводимых экспериментов. 8. Проведена разработка пневматической и электрической схем экспериментального вакуумного стенда для работы в следующих диапазонах по давлению 0.1 – 2 атм. , по температуре 300 - 400 °К, по массовым секундным расходам в диапазоне 100 – 400 л/мин. Разработано техническое задание на вакуумную камеру. 9. Рассмотрен состав и назначение аналого-цифрового комплекса для параллельного математического моделирования процессов, исследуемых на стенде. Показаны возможности АЦК для решения задач валидации и верификации исследуемых на стенде процессов. 10. Приведена математическая модель для исследования процесса тепло-и массообмена, алгоритм её интегрирования, определены возможные физические измеряемые параметры (температура, давление, массовый секундный расход теплоносителя) и места их использования в алгоритме интегрирования для использования в математическом моделировании. Введены критерии, расчёт которых подтверждает (или опровергает) достоверность получаемых результатов. 11. Представлена физическая модель АЦК в составе экспериментального стенда. Сформированы основные требования к функционированию АЦК, в частности, разработки алгоритма синхронизация математического и физического времени. 12. Показана возможность повышения достоверности и точности получаемых результатов математического моделирования за счёт использования в математическом моделировании физических измерений, учитывающих нелинейные эффекты, которые затруднено описать в упрощённой математической модели, например, углы ввода теплоносителя, введение ультразвукового акустического взаимодействия с различной ориентацией зон воздействия и т.д. 13. Проведена постановка задачи системы газифкации жидких остатков компонентов ракетного топлива. Разработаны схема системы газификации в зависимости от типа компонентов ракетного топлива. 14. Определен состав системы газификации, основанный на использова-нии газогенерирующих систем, отличающихся от известных (обеспечение наддува баков/ максимальная потенциальная энергия газа, обеспечение работы турбонасосного агрегата/ максимальная кинетическая энергия газа тем) тем, что получаемый газ должен обладать максимальной тепловой энергией и заданным химическим составом. Определены требования к параметрам ТН. 15. Проведена постановка задачи расчётно-экспериментальной методики определения проектно-конструкторских параметров системы газификации, в том числе: масса топлива для получения теплоносителя, температура и массовый-секундный расход теплоносителя. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ R. P. Patera, K. R. Bohman, M. A. Landa, Controlled deorbit of the DELTA IV upper stage for the DMSP-17 mission, Proceedings of the 2nd IAASS Conference “Space Safety in a Global World” 14-16 May 2007, Chicago, USA (ESA SP-645, July 2007). Kazuo Takase, Masanori Tsuboi, Shigeru Mori, Kiyoshi Kobayashi, Successful demonstration for upper stage controlled re-entry experiment by «H-IIB» launch vehicle, Mitsubishi Heavy Industries Technical review Vol. 48 No. 4 (December 2011). Makoto, A. et al., H-IIB Launch Vehicle Result of Test Flight and Plan of 2nd Flight, Aeronautical and Space Sciences Japan, Vol. 59, No. 684 (2011) p. 24-27 Kazuo, T. et al., Upper Stage Controlled Re-entry Experiment by H-IIB Launch Vehicle, 28th ISTS Paper, 2011-g-16. http://www.astrium.eads.net/ http://www.arianespace.com/index/index.asp Трушляков В.И. Снижение техногенного воздействия ракетных средств выведения на жидких токсичных компонентах ракетного топлива на окружающую среду: монография / В.И. Трушляков, В.В. Шалай, Я.Т. Шатров; ред. В.И. Трушляков. – Омск: изд-во ОмГТУ, 2004. – 220 с. Обоснование и создание дополнительных бортовых систем РН с ЖРД из условия снижения техногенного воздействия на окружающую среду: отчет о НИР. Шифр «Синева-О», / ОмГТУ; науч. рук. В.И. Трушляков; исполн.: В.Ю. Куденцов и др. – Омск, 2010 – 2012. Ландау Л.Д. Теоретическая физика: учебн. пособие. В 10 т. Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – Т.4. – М.: Наука. – 1986. - 736 с. Шалай В.В. Теоретические основы и методология процессов термического обезвреживания остатков топлива в отделившихся частях ракет: дис… докт. техн. наук.- Омск: ОмГТУ, 2000. – 493 с. Касилов В.Ф. Справочное пособие по гидрогазодинамике для теплоэнергетиков. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 272 с. Одинцов П.В. Разработка методики выбора проектных параметров бортовых систем газификации жидких остатков топлива ракетных средств выведения: дис… канд. техн. наук.- Омск: ОмГТУ, 2009. – 128 с. Мишин В.П. Основы проектирования летательных аппаратов. Учебник для технических вузов / В.П. Мишин, В.К. Безвербый, Б.М. Панкратов и др.: Под ред. В.П. Мишина. – М.: Машиностроение, 1985. – 360 с. Беляев Е.Н., Чванов В.К., Черваков В.В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей: Учебник. / Под ред. В.К. Чванова.- М.: Изд-во МАИ, 1999.- 228 с. www.ansys.ru www.ansyssolutions.ru www.ansys.com Трушляков В.И. Газификация жидких остатков ракетного топлива в условиях малой гравитации // В.И. Трушляков, В.Ю. Куденцов // Полёт. – 2011. №3 – С.33-40. Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет / Н.М. Беляев. – М.: Машиностроение, 1976. – 336 с. Андресон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен Т.1., Т.2, Д.Андресон, Дж.Таннехилл, Р.Плетчер –. М.: Мир. 1990 Амосов А.А. Вычислительные методы для инженеров / А.А. Амосов, Ю.А. Дубинский, Н.П. Копченова. - М.: Высшая школа, 1994. – 544 с. Теоретические основы процесса газификации низкокипящих и высококипящих остатков компонентов жидкого топлива в отделяющихся частях ракет-носителей в условиях невесомости при нарушении сплошности и неопределённости положения: отчет о НИР (промежуточный) / ОмГТУ; науч. рук. В. И. Трушляков; исполн.: В.Ю. Куденцов и др. – Омск, 2009. – 264 с. – Гос. рег. №01200960927 (шифр «Синева-0» этап 2) Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. СПб: Наука, - 2000. – 359 с. Теоретические основы хладотехники Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен: учеб. пособие для вузов по специальности "Холодильные и компрессорные машины и установки" / С. Н. Богданов [и др.] ; под ред. Э. И. Гуйго, 1986. – 319 с. Трушляков В.И. / Экспериментальные исследования процесса низкотемпературной газификации жидкости / В.И. Трушляков и др. // Омский научный вестник. – 2011. – №2 (100). – С. 150 – 154. Трушляков В.И. Разработка критериев для оценки параметров процесса газификации жидкого ракетного топлива в условиях малой гравитации / В.И. Трушляков и др. // Омский научный вестник. – 2010. – №2 (90). – С. 97 – 100. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике: Учебник для авиационных специальностей вузов / Под общ. ред. академика В.С. Авдуевского и проф. В.К. Кошкина. - М.: Машиностроение, 1992. - 528 с. Лариков Н.Н., Теплотехника - М.: Стройиздат, 1985. Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая./ В.А. Алтунин. – Казань: КГУ им. В.И. Ульянова – Ленина, 2005. – 272 с. Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Идиатуллин Н.С. Теория и техника теплофизического эксперимента, (под ред. В. К. Щукина). М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1985. С. 20-99. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В. Теплообменные аппараты с интенсифицированным теплообменом. Казань: Изд-во КГТУ-КАИ им. А.Н. Туполева. 1999. 176 с. ГОСТ Р 5184.7 – 2005 Оценка систем менеджмента качества. Москва Стандартинформ. 2005. ГОСТ Р ИСО 10006-2005. Руководство по менеджменту качества при проектировании. Стандартинформ. 2005. Проведение теоретико-экспериментальных исследований процесса газификации невыработанных остатков жидких компонентов ракетного топлива в баках отделяющихся частей ступеней космических ракет-носителей для реализации манёвров по изменению координат точек приземления / ОмГТУ; науч. рук. В. И. Трушляков; исполн.: В.Ю. Куденцов и др. – Омск, 2011. – 153 с. (шифр «Газификация»)// Государственный контракт от 01.04.2011 № 851-2118/11. Рабинович И.М. Вычислительный эксперимент и его роль в решении задач проектирования сооружений. М., 1988. – 293с. Н.А. Пахомова. “Методика формирования понятия “Вычислительный эксперимент”. Москва 1994. - 250с. Вашкевич Н.П., Сергеев Н.П. Основы вычислительной техники. 2-е переработанное и дополненное издание. – М.: Высш.шк., 1988. – 311 с. Гавриленко Е.Т. «Программирование и алгоритмические языки» 1974 г. - 424 с. Луканин В.Н., Шатров М.Г. Теплотехника. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2000. – 671 с. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую среду: справочное пособие / ред. В.В. Адушкин, С.И. Козлов, А.В. Петров – М.: Издательство «Анкил», 2000. - 640 с. Position Paper on Space Debris Mitigation: Implementing Zero Debris Creation Zones / edited by: Bonnal Christophe and Hussey John. – Paris. - International Academy of Astronautics (IAA), May 2006. – 64 p. Шатров Я.Т. Обеспечение экологической безопасности ракетно космической деятельности: учебное пособие в 3-х частях.- г. Королев, М.о., ЦНИИмаш, 2010. Алемасов В.Е. и др. Теория ракетных двигателей: Учебник для студентов высших технических учебных заведений / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин; под ред. В.П. Глушко. – М.: Машиностроение, 1989. – 464 с. Березанская Е.Л. Газогенераторы жидкостных ракетных двигателей: учебное пособие / под ред. В.Д. Курпатенкова. - М., 1982.- 55 с. Лойцянский Л. Гидроаэромеханика, Механика жидкости и газа, М., 1970. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Главный редактор И.П. Голямина. – М.: «Советская энциклопедия», 1974. – 400 с. Физика и техника мощного ультразвука. Физические основы ультразвуковой технологии. В 3 томах. Под редакцией проф. Л.Д. Розенберга. М.: Издательство «Наука». – 1970. Третьяков А.П. Влияние ультразвука на интенсификацию теплообмена / А.П. Третьяков, Чен Хуа-дин // Теплоэнергетика. – 1960. – № 11. – С. 64 – 66.

Похожие:

	Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное... М., Розенштейн М. М., Серпунин Г. Г., Авдеева Е. В., Шеховцев Л. Н., Уманский С. А. Калининград: Федеральное государственное бюджетное...		Реферат по дисциплине «история электротехники» Тема: «Сюда вбиваешь свою тему» Министерство образования и науки российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального...
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «алтайский государственный...
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Российской Федерации Федеральное агентство по рыболовству Федеральное... Г. Г., Авдеева Е. В., Шеховцев Л. Н., Шибаев С. В., Орлов Е. К., Уманский С. А. Калининград: Федеральное государственное бюджетное...
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное агентство воздушного транспорта московский государственный... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Методические указания Самара Самарский государственный технический... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		«Проектирование электротехнических устройств» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования омский государственный технический университет
	Рабочая программа дисциплины Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный...		М осковский автомобильно-дорожный государственный технический университет (мади) Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	«Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Программа профессиональной переподготовки разработана фгбоу впо «Новосибирский... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования