CN110260931B - 一种液体推进剂管道流场品质评价系统及评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体推进剂管道流场品质评价系统及评价方法。该系统结构简单，并且利用该系统能够实现液体推进剂管道内流体介质的多种品质参数评测。该系统包括高压气瓶、介质容器、过滤器、第一流量计、扰流件、第二流量计、汽蚀管以及收集容器；高压气瓶与介质容器连接；过滤器的一端与所述介质容器连通，另一端通过第一流量计与扰流件入口连通，扰流件出口依次通过第二流量计、汽蚀管与所述收集容器连通；在第二流量计与扰流件之间的管道上沿圆周方向设有至少4个压力测点。

Description

一种液体推进剂管道流场品质评价系统及评价方法
技术领域
本发明属于航天发动机试验技术领域，具体涉及一种液体推进剂管道流场品质评价系统及评价方法。
背景技术
研究表明推进剂管路流场对流量测量具有显著影响，研究领域评价管路流场品质的主要方法有壁面流动显示技术、示踪粒子显示技术、流动显示光学方法、粒子图像测速技术(PIV)，但上述方法对设备仪器依赖性强，主要采用添加示踪粒子，以仪器检测示踪粒子运动轨迹的方法，对介质选择性要求高，难以适应于液体火箭发动机试验真实介质，且上述方法多应用于试验室环境，工程现场应用难度大。因此，目前急需一种适用于工程现场的推进剂管路流场品质评价系统。
发明内容
本发明提供了一种液体推进剂管道流场品质评价系统及评价方法，适用于在工程现场对推进剂管路流场品质进行测试评价，该系统结构简单，并且利用该系统能够实现液体推进剂管道内流体介质的多种品质参数评测。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种液体推进剂管道流场品质评价系统，包括高压气瓶、介质容器、过滤器、第一流量计、扰流件、第二流量计、汽蚀管以及收集容器；
高压气瓶与介质容器连接；过滤器的一端与所述介质容器连通，另一端通过第一流量计与扰流件入口连通，扰流件出口依次通过第二流量计、汽蚀管与所述收集容器连通；
在第二流量计与扰流件之间的管道上沿圆周方向设有至少4个压力测点。
进一步地，上述系统还包括整流装置，整流装置安装在扰流件与第二流量计之间的管道处，整流装置与第二流量计之间的管道处设有至少4个压力脉动测点。
进一步地，上述整流装置为多孔整流孔板。
进一步地，为了对参于品质评价的推进剂进行回收利用，上述收集容器与介质容器之间通过回收管道连通，回收管道上安装泵，泵与所述收集容器之间安装过滤器。
进一步地，上述扰流件为阀门或者弯管。
基于上述对液体推进剂管道流场品质评价系统的结构描述，现对采用该系统进行流场品质进行评价的方法进行介绍：
A、流量稳定性评价
A1、将第一流量计作为标准，将第二流量计作为测量数据，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第一次评价；
A2、将第一流量计和第二流量计调换安装位置，此时作为第二流量计标准，将第一流量计作为测量数据，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第二次评价；
若两次评价结果一致，则认为结果正确；
若两次评价结果不一致，则重新更换第一流量计和/或第二流量计重新评价；
A3、改变系统内的流量大小，在不同流量下执行步骤A1和步骤A2，以评价不同流量下的管道流场品质；
B、压力分布均匀性评价
B1、在第二流量计与扰流件之间至少4个压力测点处均插装压力测量仪，插装深度尽量相同，测量圆周方向不同位置压力数据，对比分析管道内同一圆周方向的压力分布均匀性；
B2、改变各压力测量仪插装的深度，取多个不同的插装的深度，获得该处管道同一截面不同径向位置的多个压力数据，绘制压力对比图，评价压力分布均匀性。
进一步地，上述方法还包括C、压力脉动评价：在整流装置与第二流量计之间至少4个压力脉动测点处均安装脉动压力传感器，分别读取脉动压力传感器的数据，对比分析每个脉动压力传感器的数据，从而评价经整流装置整流后流场的高频压力特性。
本发明的具体技术方案是：
1、本发明通过高压气瓶、介质容器、过滤器、第一流量计、扰流件、第二流量计、汽蚀管以及收集容器等成熟的元器件，搭建的评价系统实现了扰流件干扰情况下，不同流量时对管道内流量稳定性的评价，同时还实现了压力均匀性的评价。
2、本发明还通过在该系统中加入整流装置以及多个脉动压力传感器，实现了在经整流装置整流后管道内流场高频压力特性。
3、本发明收集容器与介质容器之间增加了回收管道以及泵，实现了对参于品质评价的推进剂的回收利用。
附图说明
图1为实施例1的系统简图；
图2为实施例2的系统简图；
图3为实施例3的系统简图。
附图标记如下：
1-介质容器、2-过滤器、3-第一流量计、4-扰流件、5-第二流量计、6-汽蚀管、7-收集容器8-整流装置、9-回收管道、10-泵、11-高压气瓶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行更进一步的说明。
实施例1
系统组成
如图1所示，一种液体推进剂管道流场品质评价系统包括高压气瓶11、介质容器1、过滤器2、第一流量计3、扰流件4、第二流量计5、汽蚀管6以及收集容器7；过滤器2的一端与所述介质容器1连通，另一端通过第一流量计3与扰流件4入口连通，扰流件4出口依次通过第二流量计5、汽蚀管6与所述收集容器7连通；在第二流量计5与扰流件4之间的管道上沿圆周方向设有至少4个压力测点(本例中为4个)。
其中，高压气瓶11用于增压气贮存、介质容器1用于介质贮存；过滤器2用于介质过滤，防止损伤流量计；第一流量计3和第一流量计5用于流量测量；扰流件4用于产生扰流作用(本例中使用阀门或者弯管)；汽蚀管6用于流量控制；收集容器7用于试验介质收集；
评价方法
指标A、流量稳定性评价
A1、将第一流量计作为标准，将第二流量计作为测量数据(其中第一流量计作为扰流件上游流量计进出直管段长度应满足要求，长度一般不小于20D，D为管道直径，第二流量计作为扰流件下游流量计，其进出口直管段长度依据工程现场实际情况确定)，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第一次评价；
A2、将第一流量计和第二流量计调换安装位置，此时作为第二流量计标准，将第一流量计作为测量数据，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第二次评价；
若两次评价结果一致，则认为结果正确；
若两次评价结果不一致，则重新更换第一流量计和/或第二流量计重新评价；
A3、改变系统内的流量大小，在不同流量下执行步骤A1和步骤A2，以评价不同流量下的管道流场品质；
指标B、压力分布均匀性评价
B1、在第二流量计与扰流件之间至少4个压力测点处均插装压力测量仪，插装深度尽量相同，测量圆周方向不同位置压力数据，对比分析管道内同一圆周方向的压力分布均匀性；
B2、改变各压力测量仪插装的深度，取多个不同的插装的深度，获得该处管道同一截面不同径向位置的多个压力数据，绘制压力对比图，评价压力分布均匀性。
实施例2
如图2所示，该实施例的结构与实施例1基本相同，相同点此处不再赘述，区别在于：还包括整流装置8(本实施例中采用多孔整流孔板)，整流装置8安装在扰流件4与第二流量计5之间的管道处，整流装置8与第二流量计5之间的管道处设有至少4个压力脉动测点(本例中采用4个)。
其目的是为了在上述评价方法的基础上再增加一个压力脉动评价。
压力脉动评价具体是：在4个压力脉动测点，测量整流装置出口压力脉动数据，对比分析获得整流装置出口是否存在气穴等易引起振动、噪声的不良影响的高频脉动压力，评价整流装置整流后流场的高频压力特性。
实施例3
如图3所示，该实施例的结构与实施例2基本相同，相同点此处不再赘述，区别在于：收集容器7与介质容器1之间通过回收管道9连通，回收管道9上安装泵10，泵与所述收集容器之间安装过滤器2。利用泵10可以将收集容器7内的推进剂介质再次回收至介质容器1内，实现反复利用。
另外，除此之外，由于该系统一般需要用在施工现场，施工现场有需要其他试验系统，因此，可以利用泵和回收管道将收集容器内推进剂直接回收至其他试验系统中。

Claims (5)

1.一种液体推进剂管道流场品质评价系统，其特征在于：包括高压气瓶、介质容器、过滤器、第一流量计、扰流件、第二流量计、整流装置、汽蚀管以及收集容器；
高压气瓶与介质容器连接；过滤器的一端与所述介质容器连通，另一端通过第一流量计与扰流件入口连通，扰流件出口依次通过第二流量计、汽蚀管与所述收集容器连通；
在第二流量计与扰流件之间的管道上沿圆周方向设有至少4个压力测点；
整流装置安装在扰流件与第二流量计之间的管道处，整流装置与第二流量计之间的管道处设有至少4个压力脉动测点。
2.根据权利要求1所述的液体推进剂管道流场品质评价系统，其特征在于：所述整流装置为多孔整流孔板。
3.根据权利要求2所述的液体推进剂管道流场品质评价系统，其特征在于：所述收集容器与介质容器之间通过回收管道连通，回收管道上安装泵，泵与所述收集容器之间安装过滤器。
4.根据权利要求3所述的液体推进剂管道流场品质评价系统，其特征在于：所述扰流件为阀门或者弯管。
5.一种液体推进剂管道流场品质评价方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的液体推进剂管道流场品质评价系统，通过以下步骤实现评价：
A、流量稳定性评价
A1、将第一流量计作为标准，将第二流量计作为测量数据，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第一次评价；
A2、将第一流量计和第二流量计调换安装位置，此时作为第二流量计标准，将第一流量计作为测量数据，分别读取第一流量计和第二流量计的数据，对经过扰流件后的流量稳定性作出第二次评价；
若两次评价结果一致，则认为结果正确；
若两次评价结果不一致，则重新更换第一流量计和/或第二流量计重新评价；
A3、改变系统内的流量大小，在不同流量下执行步骤A1和步骤A2，以评价不同流量下的管道流场品质；
B、压力分布均匀性评价
B1、在第二流量计与扰流件之间至少4个压力测点处均插装压力测量仪，插装深度尽量相同，测量圆周方向不同位置压力数据，对比分析管道内同一圆周方向的压力分布均匀性；
B2、改变各压力测量仪插装的深度，取多个不同的插装的深度，获得该处管道同一截面不同径向位置的多个压力数据，绘制压力对比图，评价压力分布均匀性；
C、压力脉动评价：在整流装置与第二流量计之间至少4个压力脉动测点处均安装脉动压力传感器，分别读取脉动压力传感器的数据，对比分析每个脉动压力传感器的数据，从而评价经整流装置整流后流场的高频压力特性。
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