IT-Reviews    

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИАФРАГМЫ ВЫТЕСНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Солодилова Е.М. Глушков С.В. Статья в формате PDF 640 KB

Работа посвящена моделированию функционирования диафрагмы - разделителя жидкостной и газовой полостей вытеснительной системы. В вытеснительных системах поступление топлива в камеру сгорания ракетного двигателя обеспечивается давлением наддува в топливных баках, создаваемое сжатым газом, чаще всего азотом или гелием. Известны вытеснительные системы подачи компонентов топлива для жидкостных ракетных двигателей, которые содержат баки горючего и окислителя, соединенные с газовым аккумулятором давления и камерой сгорания через пускоотсечные клапаны и регулировочные шайбы [1]. Из схемы подачи топлива исключается турбонасосный агрегат, а компоненты топлива поступают из баков прямо на главные клапаны ракетного двигателя. Давление в топливных баках при вытеснительной подаче должно быть выше, чем в камере сгорания. Преимуществами вытеснительной системы является простота конструкции и скорость реакции двигателя на команду пуска, особенно, в случае использования самовоспламеняющихся компонентов топлива. Такие двигатели служат для выполнения маневров космических аппаратов в космическом пространстве. Вытеснительная система была применена во всех трёх двигательных установках лунного корабля Аполлон - служебной (тяга 9 760 кГс), посадочной (тяга 4 760 кГс), и взлётной (тяга 1 950 кГс) [2].

Типовая вытеснительная система состоит из нескольких баков с компонентами топлива (с горючим и окислителем), шар-баллонов, заполненных рабочим газом, магистралей, клапанов и прочей арматуры.

Топливный бак представляет собой шарообразную конструкцию, сваренную из двух штампованных и механически обработанных полусфер (рис. 1), приваренных к шпангоуту. В каждой полусфере имеется штуцер для подвода рабочего газа и опорожнения компонентов топлива. Бак выполнен из алюминиевого сплава. В одной из полусфер установлен металлический разделитель полостей - диафрагма.

Диафрагма представляет собой штампованную конструкцию, выполнена из технически чистого алюминия, что позволяет ей работать в области пластических деформаций без разрушения (это является условием обеспечения герметичности между газовой и жидкостной полостями).

Диафрагма является ответственным элементом, к которому предъявляются высокие требования обеспечения надежности. Из каждой партии диафрагм несколько единиц подвергаются наземным испытаниям как отдельно, так и в составе топливного бака.

В работе описаны результаты проведения вычислительного эксперимента по испытанию диафрагмы с помощью универсального МКЭ-пакета ANSYS.

Рис. 1. Топливный бак в разрезе

Конструкция диафрагмы является полностью осесимметричной, равно как и действующее внутреннее давление. В силу этого задача рассмотрена в осесимметричной постановке. Использованы плоские 4-узловые конечные элементы первого порядка Plane182 в режиме осесимметричного поведения.

Поскольку диафрагма работает в области больших неупругих деформаций, то материал требует задания соответствующих упругих и упруго-пластических характеристик в виде кривой деформирования при одноосном растяжении. В стенках сферического бака не допускается образование остаточных деформаций, материал принимаем линейно упругим (с последующим контролем превышения уровнем напряжений предела текучести материала).

Геометрическое моделирование рассматриваемого сечения проводится с помощью чертежного пакета Компас компании АСКОН, Через промежуточный формат экспорта - IGES сечение в виде набора точек и линий импортируется в рабочую область. Основываясь на замкнутых контурах линий, натягиваются топологически простые плоские поверхности, составляющие сечение.

Сетка конечных элементов регулярная, по толщине металла диафрагмы принимаем 3 элемента. По толщине стенки бака также назначаем 3 элемента. В меридиональном направлении размер элементов составляет 1 мм. Для учета контакта поверхности диафрагмы со стенкой бака при работе вытеснительной системы необходимо назначение специальных контактных пар элементов - целевых (TARGE169) на поверхности бака и контактных (CONTA172) на поверхности диафрагмы. При этом для контактной пары указывается коэффициент трения. Нормали контактирующих поверхностей в процессе расчета должны быть направлены друг к другу. Тип контакта для рассматриваемой задачи «поверхность - в поверхность». Общее число элементов в модели составляет при расчете диафрагма-бак: 3250 элементов (из них 800 контактных), 3284 узла.

Граничные условия для диафрагмы - условие неразрывности (равносильно наложению запрета на поступательные радиальные перемещения для всех узлов на оси круговой симметрии), полная заделка цилиндрической части, приваренной к шпангоуту бака. Для бака граничные условия представляют условие неразрывности в полюсе и жесткое закрепление, обусловленное сваркой с жестким шпангоутом. Жесткость шпангоута велика, и данный конструктивный элемент не моделируется, а учитывается в виде граничных условий.

Нагрузка на диафрагму представлена медленно нарастающим давлением в газовой полости до предельной величины. При этом жесткий разделитель жидкостной и газовой сред деформируется в сторону уменьшения объема жидкостной полости, тем самым выдавливая жидкость через специальный штуцер в топливную магистраль. Одно из промежуточных состояний диафрагмы в процессе работы схематично изображено на рис. 2.

 

Рис. 2. Схема работы диафрагмы топливного бака

Конечно-элементная модель рассматриваемой части сферического топливного бака, состоящая из диафрагмы и верхней полусферы бака, представлена на рис. 3.

 

Рис. 3. КЭ модель «Диафрагма-верхняя полусфера бака»

Задача рассматривается в квазистатической постановке, время играет роль относительного параметра и фактически является множителем при нагрузке на текущем шаге. Решение задачи выполняется методом конечных элементов в геометрически и физически нелинейной постановке, т.е. с учётом больших перемещений, пластических деформаций и нелинейного поведения материала.

При работе диафрагма имеет возможность свободно деформироваться, вытесняя топливо, только в пределах пространства, ограниченного стенками бака. Конечно, стенки бака могут деформироваться при вступлении в контакт с диафрагмой и совместном восприятии давления газовой полости, но эти деформации невелики.

Для состояния, соответствующего максимальной величине давления со стороны газовой полости, на рис. 4 изображена изоповерхность эквивалентных напряжений по теории Мизеса. Исходя из перемещений точек диафрагмы, можно вычислить объем образующейся паразитной полости между диафрагмой и стенкой бака в области шпангоута. Кроме того, из представленной на рис. 4 картины деформированного состояния системы диафрагма-бак может быть вычислен объем не выдавленного в процессе штатной работы системы топлива.

 

Рис. 4. Изоповерхность эквивалентных напряжений

Список литературы

  1. Шевелюк М.И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей. - М. : Оборонгиз, 1960.
  2. Пилотируемые полёты на Луну, конструкция и характеристики SATURN V APOLLO // Реферат ВИНИТИ. - М., 1973.



c78089d0

Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

Продажа товаров в кредит

Статья в формате PDF 113 KB...

06 06 2020 23:36:38

ОБЩЕБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СИНТЕЗА ПРИ ИЗУЧЕНИИ НЕРВНОЙ И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Авторами проведено комплексное исследование сосудистых и нервных структур всего органокомплекса брюшной полости, что позволило подтвердить общие морфологические закономерности, свойственные млекопитающим отряда хищных, выявить характерные видовые и внутривидовые особенности васкуляризации и иннервации у пушных зверей клеточного содержания. Полученные новые данные о морфологии сосудистых и нервных образований органов брюшной полости млекопитающих являются оригинальными и дают не только полное представление об изученных структурах, но позволяют морфофункционально интерпретировать адаптогенные процессы, протекающие в интегративно-координационных системах организма пушных зверей, находящихся под интенсивным антропогенным воздействием в процессе доместикации. ...

05 06 2020 11:39:34

УСТАНОВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРИОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 264 KB...

04 06 2020 13:54:55

МЕДИЦИНСКАЯ ПИЯВКА (HIRUDO MEDICINALIS L.) В КРАСНОДАРСКОМ КРАЕ

Медицинская пиявка (Hirudo medicinalis L.) относится к классу пиявок (Hirudinea) подклассу настоящих пиявок (Euhirudinea) отряду челюстных пиявок (Ghathobdellidae), роду Hirudo. Более 30 веков она использовалась человеком как лечебное средство. В России велик опыт клинического применения пиявки (гирудотерапия), его расцветом считаются 18-19 века, когда по экспорту пиявки Россия занимала место, равное злаковым культурам, что являлось существенной статьей дохода государственной казны. В статье показаны оптимальные условия среды для обитания медицинской пиявки и возможные лимитирующие факторы ее распространения и численности. Сегодня основной причиной снижения численности пиявки в Краснодарском крае является антропогенный фактор. Так браконьерский вылов Hirudo medicinalis привел к сильному подрыву ее популяции в большинстве районов Краснодарского края, по сравнению с серединой 90-х годов, ее численность снизилась до 10 раз. В 2002 г. губернатором Краснодарского края А. Н. Ткачевым было выпущено постановление №955 « Об изучении и сохранении медицинской пиявки на территории Краснодарского края». Важным условием сохранения медицинской пиявки в нашем крае является введение запрета на ее вылов на территории Ростовской области, куда в последнее время сместились рынки нелегальной торговли пиявкой. Идеальным вариантом стал бы запрет на ловлю пиявки во всем Южном федеральном округе и принятие коллективных мер по ее охране. ...

01 06 2020 3:17:29

The Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunication

Статья в формате PDF 320 KB...

25 05 2020 15:57:27

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ПАТОЛОГИЯ АЛЬДЕГИДНАЯ БОЛЕЗНЬ

Статья в формате PDF 119 KB...

24 05 2020 15:30:32

СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ У БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА

В статье описываются математические модели в виде уравнения регрессии, которое позволяет по клиническим признакам хронической сердечной недостаточности со статистической достоверностью предсказать результаты 6-минутного теста. ...

20 05 2020 22:14:16

ХАРАКТЕРИСТИКА ОВЦЕВОДСТВА РЕСПУБЛИКИ ТЫВА ПО ПОРОДНОМУ СОСТАВУ И ЗОНАЛЬНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНОМУ РАЗМЕЩЕНИЮ ПОГОЛОВЬЯ ОВЕЦ

Представлены породный состав, структура и концентрация поголовья овец в разрезе природно-экономических зон Республики Тыва. ...

18 05 2020 10:18:14

ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В РАЗВИТИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ СТАРШИХ ДОШКОЛЬНИКОВ И МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ

Организация полноценного процесса познания предполагает реализацию развивающего образования и самообразования, непрерывность данного процесса на всех его ступенях. Понятие интегрирует в себе процесс и итог познания сущности предметов, явлений, включает рефлексивные процессы мышления, обеспечивая их необратимость, свернутость, системность. Эмоциональное отношение ребенка к изучаемому материалу создает в мышлении своеобразную доминанту, поддерживающую любознательность и интерес. Основная особенность опытно-экспериментальной деятельности состоит в наличии возможности управлять ходом изучения явления, здесь ребенок проявляет собственную активность и творчество в процессе получения новых знаний. Опытно-экспериментальную деятельность по развитию естественнонаучных понятий необходимо строить в соответствии с четырьмя этапами диалектического познания: основание - ядро - следствие – общие критические истолкования, а также с учетом обобщенного плана проведения опыта: цель - схема - ход - результат. Методика организации опытно-экспериментальной деятельности по развитию естественнонаучных понятий дошкольников и младших школьников раскрыта нами на примере понятия «свет». Развитие естественнонаучных понятий дошкольников и младших школьников эффективно в условиях личностно-ориентированного образования, обращенного к чувствам, индивидуально неповторимому миру человека. ...

16 05 2020 13:50:38

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗМЕНЕНИЙ ДЕФИНИТИВНОЙ СТРУКТУРЫ СЕЛЕЗЕНКИ НА ФОНЕ ХРОНИЧЕСКОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ И У ЧЕЛОВЕКА

Статья посвящена актуальной проблеме – влиянию хронической алкогольной интоксикации на изменение морфоструктуры селезенки. Дана сравнительная гистологическая характеристика соединительно-тканного каркаса и белой пульпы селезенки у животных в эксперименте и у человека. Представлены дегенеративные изменения гистологической структуры селезенки. ...

08 05 2020 1:55:22

БОЛЕЗНИ ПЕРВИЧНОГО ИММУНОДЕФИЦИТА У ВЗРОСЛЫХ

Статья в формате PDF 98 KB...

03 05 2020 4:36:29

ОЧИСТКА ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕХАНОАКТИВАЦИИ

Статья в формате PDF 123 KB...

02 05 2020 5:29:40

ПОВЫШЕНИЕ КПД РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ

Статья в формате PDF 261 KB...

23 04 2020 10:15:39

СУБЪЕКТИВНЫЕ БАРЬЕРЫ ОБЩЕНИЯ У ПОДРОСТКОВ

Статья в формате PDF 114 KB...

22 04 2020 8:59:59

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ТАЕЖНЫХ ЛАНДШАФТОВ НА СООБЩЕСТВА МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ

Рассматриваются показатели видового разнообразия мелких млекопитающих в зоне влияния алмазодобывающей промышленности Западной Якутии. Исследования проводились на территории двух крупных промышленных узлов – Мирнинского (среднетаежная подзона) и Айхало- Удачнинского (северотаежная подзона). Отработано около 7040 конусо-суток, 4700 ловушко-суток и отловлено 1920 экз. мелких млекопитающих, относящихся к 17 видам. Отмечено, что при масштабных преобразованиях ландшафтов, характерных для деятельности предприятий горнодобывающей промышленности, происходят изменения состава сообществ и популяционных параметров мелких млекопитающих, что свидетельствует о пессимизации среды обитания. Причем негативные трансформации более резко выражены в пределах северотаежной подзоны. ...

15 04 2020 5:57:28

ПРИМЕНЕНИЕ ПАКЕТА MATHСAD ПРИ ОБУЧЕНИИ СТОХАСТИКЕ

Статья в формате PDF 120 KB...

14 04 2020 7:35:21

РАЗБИЕНИЕ И СТРУКТУРИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА, ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛЬНОГО КРИСТАЛЛА

Обсуждается проблемы разбиения и структурирования пространства, формирования структурных модулей, которые предназначены для конструирования модульных 3D структур кристаллов. ...

13 04 2020 5:27:49

Клонирование М-сегмента вируса ГЛПС в вектор рGEM-T EASY

Статья в формате PDF 105 KB...

11 04 2020 0:47:11

БИОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ЧИСЛЕННОСТЬ НАБЛЮДЕНИЙ

Статья в формате PDF 390 KB...

08 04 2020 0:34:52

СЛЕПАЯ КИШКА У БЕЛОЙ КРЫСЫ

Статья в формате PDF 253 KB...

03 04 2020 10:41:15

СИСТЕМНАЯ МЕДИЦИНА В САНАТОРНО-КУРОРТНОЙ ПРАКТИКЕ

Статья в формате PDF 144 KB...

02 04 2020 8:44:11

ХОРУНЖИН ВЛАДИМИР СТЕПАНОВИЧ

Статья в формате PDF 174 KB...

26 03 2020 8:37:57

ЛЕЧЕНИЕ БОЛЬНЫХ С ТЯЖЕЛОЙ ТРАВМОЙ

Статья в формате PDF 283 KB...

25 03 2020 8:30:18

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПРЕДПРИЯТИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЕГО РАЗВИТИЕМ

На основе системного анализа функционирования экономической деятельности промышленного предприятия введена его теоретическая кривая прогнозирования бизнеса и разработан алгоритм выхода на данную кривую в процессе стратегического управления развитием предприятия. ...

18 03 2020 9:53:42

ИННОВАЦИОННЫЕ ВУЗЫ В УСЛОВИЯХ РЫНОЧНОЙ ЭКОНОМИКИ

Статья в формате PDF 115 KB...

16 03 2020 4:40:18

ИССЛЕДОВАНИЕ ОНКОЛОГИИ

Статья в формате PDF 379 KB...

13 03 2020 15:51:29

ОСОБЕННОСТИ ГРИППА ЗА 2011-2012 ГГ. В Г. НАЛЬЧИКЕ

Статья в формате PDF 242 KB...

09 03 2020 8:57:21

ВОЗНИКНОВЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ

В статье рассмотрен кластерный подход к структурированию экономики и обоснованию стратегий региональной экономической политики повышения качества кластера процессов жизнеобеспечения. ...

07 03 2020 14:21:23

ТИПОГРАФИКА (учебное пособие)

Статья в формате PDF 116 KB...

04 03 2020 5:44:35

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ РЕНТЫ

Статья в формате PDF 122 KB...

24 02 2020 10:44:14

ДЕМОНСТРАТИВНОСТЬ В ПОВЕДЕНИИ ПОДРОСТКА И ШКОЛА

Статья в формате PDF 307 KB...

23 02 2020 23:22:59

ТРАНСНАЦИОНАЛИЗАЦИЯ РОССИЙСКОГО БИЗНЕСА

Статья в формате PDF 320 KB...

21 02 2020 3:33:18

БОДРОВА ТАМАРА НИКОЛАЕВНА

Статья в формате PDF 156 KB...

13 02 2020 9:37:31

ВИНОКУРОВ ИВАН НИКОЛАЕВИЧ

Статья в формате PDF 285 KB...

04 02 2020 19:48:59

СУЩНОСТЬ ОБЩЕНИЯ ЗРИТЕЛЯ С ЖИВОПИСНЫМ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ

Статья в формате PDF 115 KB...

02 02 2020 15:38:53

ВОЗРАСТНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕРЕВЬЕВ РАЗНОВОЗРАСТНОГО СОСНЯКА ПО КАЧЕСТВУ СОРТИМЕНТОВ

Для налаживания лесной аренды и рационализации лесопользования, прежде всего, в части заготовки кругляка выборочными рубками деревьев по долгосрочным проектам освоения лесов, требуется сортиментацию проводить непосредственно в конкретном лесном древостое, причем задолго до проведения самой заготовки древесины. На основе применения биотехнических закономерностей и простой шкалы качества сортиментов показана методика сортиментации лесных деревьев. ...

01 02 2020 21:19:37

Системный анализ онтогенеза надпочечников человека

Статья в формате PDF 102 KB...

24 01 2020 19:42:48

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!