Наддув N2 парами N2

Модель повышении давления в баке без отбора топлива в условиях земной гравитации

Расположение

SimInTech\Demo\Ракетные двигатели\Топливные баки\Наддув N2 парами N2\Наддув N2 парами N2.prt

Описание

Данный проект демонстрирует использование блоков библиотеки "Ракетные двигатели" для моделирования повышении давления в баке без отбора топлива в условиях земной гравитации [1, 2].

Бак представляет собой цилиндрический резервуар радиусом R = 0.148 м и сферическим дном, высота бака H = 0.65 м. Граница раздела фаз находится на высоте Hs = 0.445 м, высота газовой подушки равна Hv = 0.205 м. Стенки бака изготовлены из нержавеющей стали толщиной 0.002 м.

Бак помещен в сосуд Дьюара для минимизации внешних теплопритоков (порядка 10 Вт/м2). В качестве компонента топлива выступает жидкий азот при температуре T = 77.35 K . Начальное давление в баке соответствует давлению насыщенных паров при температуре топлива (Pinit = 101325 кПа).

Наддув производится газообразным азотом при температуре T = 271 К. Газ наддува подается через регулятор, обеспечивающий постоянство массового расхода GN2 = 0.000832 кг/с. Наддув производится до достижения конечного давления P = 300 кПа (время наддува составляет ~55 с).

Затем подача газа прекращается, и рассматривается режим релаксации (хранение) до общего времени t = 900 с. Сравнение проводится по параметру давление с результатами, представленными в статье [2].

Используемые блоки

Литература

  1. Ludwig S., Dreyer M. Analyses of Cryogenic Propellant Tank Pressurization based upon Experiments and Numerical Simulations, 5th EUCASS, 2013.

  2. Scheufler H., Gerstmann J. Heat and mass transfer in a cryogenic tank in case of active-pressurization. Cryogenics, vol. 121, 2022.