مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی دینامیک توربوپمپ موتور سوخت مایع همراه با اثر مسیرهای هیدرولیک درونی پمپ

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 عضو هیأت علمی/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
رفتار دینامیکی پارامترهای هیدرولیکی جریان در رژیم گذرای عملکردِ توربوپمپ موتورهای سوخت مایع، متاثر از عوامل متعددی است. در این مقاله، عواملی چون؛ اینرسی پمپ‌ها، موازنه‌ی توان پمپ‌ها با توربین، افزایش دمای سیال هنگام عبور از پمپ و تغییر بازده با تغییر دور توربوپمپ شبیه‌سازی شده‌اند. نخستین بار، پرشدگی مسیرهای اصلی پمپ و هم‌چنین پرشدگی مسیرهای هیدرولیکی درونی پمپ نیز، در کنار معادلات اصلی پمپ، شبیه‌سازی و به‌کارگیری شده‌اند. این شبیه‌سازی با نوشتن معادلات دیفرانسیل حاکم بر هر عامل، کوپل کردن کلیه‌ی معادلات و سپس حل مساله به روش حجم محدود در نرم‌افزار سیمولینک متلب انجام شده است. نتایجِ مدل ریاضیِ حاصل با داده‌های تجربیِ‌ یک توربوپمپ واقعی مقایسه شده و نشان داده شده که در صورتی که اثر مسیرهای هیدرولیکی درونی پمپ، در نظر گرفته نشود، «زمان تاخیر استارت توربوپمپ» تطابقی با نتایج ندارد و با اعمال این اثر، تطابق مناسب و قابل قبولی برقرار می‌شود. هم‌چنین نشان داده شده است که با افزایش مقاومت و اندوکتانس مسیر درونیِ پمپ، می‌توان زمان تاخیر استارت را تغییر داد و از آن به عنوان پارامتر بهینه‌ کردن فرایند استارت موتور استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamic Simulation of the LPRE Turbopump with Considering the Internal Hydraulic Flows of the pump

نویسندگان English

Mohammad Javad Montazeri 1
Reza Ebrahimi 2
1 K.N. Toosi University of Technology
چکیده English

Dynamic of variation of the hydraulic parameters in the transient operating regime of the liquid propellant rocket engine (LPRE) depends on many factors. In this paper some of these factors such as pump inertia, power balance of pumps with turbine, temperature rise of working fluid in pump passages and variation of pump efficiency with the turbopump rotational speed are simulated. For the first time, filling of the inlet main pipeline and filling of the internal hydraulic channels of pump along with main pump equations are also simulated. To achieve this purpose, governing differential equations of each factor are derived, coupled with each other, and then solved by means of Finite Volume method in Simulink-MATLAB software. Results of this mathematical model are compared with experimental data of a real turbopump and shown that, without considering the internal hydraulic channels of the pump, “ the delay time of the turbopump” is not matched with real results, but by taking the mentioned hydraulic effects into consideration, acceptable agreement would be achieved. Also shown, by changing the resistance and inductance values of internal channels of pump, the settling time of turbopump could be changed, and used as a good factor to optimize the LPRE start process.

کلیدواژه‌ها English

LPRE
Turbopump
Dynamic
Finite volume
Internal hydraulic flow