Горячий агрегат

в палитре на схеме

Описание

Блок предназначен для моделирования горячих агрегатов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Модель процессов в блоке реализована на основе решения ОДУ для законов сохранения массы и энергии.

Закон сохранения массы записывается в форме сохранения массы каждого из компонентов топлива:

где:
  • gf - in – массовый расход горючего на входе
  • go -in – массовый расход окислителя на входе
  • gout – массовый расход продуктов сгорания на выходе

Масса продуктов сгорания равна сумме масс окислителя и горючего:

Соотношение компонентов топлива определяется выражением:

Уравнение сохранения удельной внутренней энергии записывается в форме:

где:
  • ef - in – удельная внутренняя энергия горючего на входе
  • eo - in – удельная внутренняя энергия окислителя на входе
  • Rchmp – газовая постоянная продуктов сгорания
  • Tchmp – температура продуктов сгорания
  • Q – теплопотери в тракт охлаждения

На основе текущего значения соотношения компонентов топлива Km, значения удельной внутренней энергии e и удельного объёма продуктов сгорания v = V / mchmp, где V – внутренний объём горячего агрегата, с помощью термодинамического расчёта проводится расчёт оставшихся параметров в блоке.

Входные порты

Имя Описание Тип линии связи
ox_in Массив входных параметров по линии окислителя, состоящий из следующих величин:
  1. Давление, Па
  2. Температура, К
  3. Плотность, кг/м3
  4. Удельная энтальпия, Дж/кг
  5. Удельная энтропия, Дж/кг
  6. Изобарная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  7. Изохорная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  8. Массовый расход, кг/с
  9. Идентификатор таблицы свойств вещества
  10. Идентификатор термодинамического расчёта
 Математическая
thr_in Массив параметров на выходе из камеры сгорания или газогенератора с учётом влияния соплового блока, состоящий из следующих величин:
  1. Давление, Па
  2. Температура, К
  3. Плотность, кг/м3
  4. Удельная энтальпия, Дж/кг
  5. Удельная энтропия, Дж/кг
  6. Изобарная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  7. Изохорная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  8. Массовый расход, кг/с
  9. Идентификатор таблицы свойств вещества
  10. Идентификатор термодинамического расчёта
 Математическая
Q_cyl Суммарный тепловой поток от продуктов сгорания в стенку горячего агрегата, Вт Математическая
fuel_in Массив входных параметров по линии горючего, состоящий из следующих величин:
  1. Давление, Па
  2. Температура, К
  3. Плотность, кг/м3
  4. Удельная энтальпия, Дж/кг
  5. Удельная энтропия, Дж/кг
  6. Изобарная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  7. Изохорная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  8. Массовый расход, кг/с
  9. Идентификатор таблицы свойств вещества
  10. Идентификатор термодинамического расчёта
 Математическая
Примечание:
  1. Идентификатор таблицы свойств вещества, полученный в результате загрузки таблицы вещества функцией loadgas(для продуктов сгорания, представляющих собой смесь веществ, принимает значение –1)
  2. Идентификатор, описывающий термодинамическое состояние смеси веществ, полученный в результате вызова функции geo_make_substance (для чистых веществ принимает значение –1)

Выходные порты

Имя Описание Тип линии связи
out Массив выходных параметров, состоящий из следующих величин:
  1. Давление, Па
  2. Температура, К
  3. Плотность, кг/м3
  4. Удельная энтальпия, Дж/кг
  5. Удельная энтропия, Дж/кг
  6. Изобарная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  7. Изохорная теплоёмкость, Дж/(кг∙К)
  8. Массовый расход, кг/с
  9. Идентификатор таблицы свойств вещества
  10. Идентификатор термодинамического расчёта
 Математическая

Свойства

Название Имя Описание По умолчанию Тип данных
Геометрия Группа свойств, определяющих геометрию
Диаметр, м D Диаметр цилиндрической камеры сгорания или газогенератора 0.4 Вещественное
Длина, м L Длина образующей цилиндрической камеры сгорания или газогенератора 0.3 Вещественное
Объём, м³ V Объём цилиндрической камеры сгорания или газогенератора. Свойство доступно только для чтения pi*self.D*self. = 0.377 Вещественное
Начальные условия Группа свойств, определяющих начальные условия
Давление, Па P0 Начальное давление 10000000 Вещественное
Температура, К T0 Начальная температура 3000 Вещественное
Соотношение компонентов Km0 Начальное соотношение компонентов 3.5 Вещественное
Идентификатор термодинамики sub0 Идентификатор термодинамического расчёта, используемый для определения начальных условий. Свойство доступно только для чтения 1002 Целое
Внутрикамерный процесс Группа свойств, определяющих внутрикамерный процесс
Полнота сгорания kmix Коэффициент эффективности сгорания компонентов топлива 1 Вещественное

Параметры

Название Имя Описание (опционально) Тип данных
Линия горючего Группа параметров, отображающих параметры линии горючего
Давление, Па P_f Давление горючего на входе Вещественное
Температура, К T_f Температура горючего на входе Вещественное
Плотность, кг/м³ rho_f Плотность горючего на входе Вещественное
Расход, кг/с G_f Расход горючего на входе Вещественное
Энтальпия, Дж/кг H_f Удельная энтальпия горючего на входе Вещественное
Линия окислителя Группа параметров, отображающих параметры линии окислителя
Давление, Па P_o Давление окислителя на входе Вещественное
Температура, К T_o Температура окислителя на входе Вещественное
Плотность, кг/м³ rho_o Плотность окислителя на входе Вещественное
Расход, кг/с G_o Расход окислителя на входе Вещественное
Энтальпия, Дж/кг H_o Удельная энтальпия окислителя на входе Вещественное
Продукты сгорания Группа параметров, отображающих параметры продуктов сгорания
Давления, Па P_chm Давление к горячем агрегате Вещественное
Температура, К T_chm Температура продуктов сгорания Вещественное
Плотность, кг/м³ rho_chm Плотность продуктов сгорания Вещественное
Масса ПС, кг m_chm Масса продуктов сгорания Вещественное
Соотношение компонентов Km_chm Соотношение компонентов в горячем агрегате Вещественное
Энтальпия, Дж/кг h_chm Удельная энтальпия продуктов сгорания Вещественное
Молярная масса, кг/моль mm_chm Молярная масса продуктов сгорания Вещественное
Постоянная адиабаты kap_chm Постоянная адиабаты продуктов сгорания Вещественное
Газовая постоянная, Дж/(кг*К) R_chm Газовая постоянная продуктов сгорания Вещественное