复杂结构低温涡轮泵预冷特性集总参数仿真研究

摘要

为实现火箭发动机低温涡轮泵预冷特性与规律的定量预测，解决AMESim软件无法准确预测预冷两相传热的技术挑战，开展了液氧涡轮泵预冷的集总参数仿真研究。首先，采用热容等效方法将涡轮泵复杂结构简化为环状管流模型，实现了涡轮泵壳与芯体同步预冷求解；然后，将低温预冷两相流型判定与沸腾传热模型植入AMESim软件，建立了涡轮泵预冷多节点集总参数预测模型；最后，采用该预冷模型对复杂液氧涡轮泵预冷规律开展了变工况预示。结果表明：所建立低温预冷集总参数模型在预测预冷耗时时最大误差小于6.0%;液氧涡轮泵芯体预冷时间为壳体耗时的3.7%,因此泵壳预冷耗时决定了涡轮泵整体预冷进程；提高入口压力有利于强化流体与结构体间的传热速率，实现快速预冷，但会增加预冷过程液体消耗量。所建立的AMESim预冷模型为研究火箭低温发动机规律提供了一种新的方法选择。

关键词

涡轮泵 / 低温预冷 / 集总参数仿真 / 沸腾传热

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52332012,52495001)