论文部分内容阅读
氧化亚氮（N2O）自增压系统由于结构简单、重量较轻吸引了很多研究者的注意,精确的自增压模型对于预测发动机性能至关重要。本文主要采用理论和实验相结合的方法研究了氧化亚氮自增压贮箱,分析了自增压过程中贮箱内发生的相态变化,并基于本文的模型研究了贮箱部分自增压特性。本文首先对N2O自增压贮箱进行集总参数建模。介绍了Greg Zilliac的模型,为了克服该模型在求解时等式右侧含有导数项的不便,本文采用Peng-Robinson状态方程对其进一步推导,得到了能够方便进行Runge-Kutta法求解的形式,也就形成了本文的Peng-Robinson模型。分析了环境温度以及贮箱加注量对于N2O贮箱状态的影响以及增压氦气对于贮箱气液平衡的影响。由于Peng-Robinson状态方程以及使用经验拟合公式计算N2O物性参数较为繁琐且精度有限,本文采用REFPROP重新进行模型推导,形成了本文的REFPROP模型,并利用实验对模型进行了验证。实际自增压过程中贮箱内的温度分布对于自增压建模比较重要。本文建立了自增压实验系统,采用一组温度传感器测量贮箱内的温度分布,使用称重系统测量自增压供应的质量。利用本文的系统进行了液相自增压实验、气相自增压实验、使用增压氮气挤压实验以及贮箱初始状态处于气液平衡的实验,并获得了这些过程中贮箱内的相态变化信息,尤其是温度分布信息。研究结果表明,自增压过程中贮箱内的液相区域温度分布较为均匀,而气相区域则存在较为明显的温度分层。贮箱内的饱和温度介于液相和气相温度之间,且更加接近于液相温度。增压氮气能够使得贮箱内的气相温度分布发生较大变化,但对液相区域温度分布几乎没有影响。贮箱初始处于气液平衡的自增压过程中气相温度下降较小,而液相温度下降较大。最后使用本文的自增压模型对液相自增压实验进行模拟,分析了模型中各个敏感参数对于模拟结果的影响,并研究了部分自增压特性。结果表明,在贮箱气相区域存在气液分层的情况下使用本文的自增压模型依然能够得到较为满意的压力和液相温度的模拟结果。管路流阻系数对于模拟结果影响较大,故实验中需要精确测量。