万博Ansys的博客
2019年1月25日
模拟如何改变火箭发动机的设计周期
美国空军启动了上级发动机技术(USET)项目，以开发一种价格合理的RL10氢燃料的替代品火箭发动机．
RL10以及其他历史上的火箭发动机的开发和生产需要大量的人力成本和大量的测试项目的大型开发团队。
USET的目标是用新的火箭开发方法来抵消这一昂贵的过程，包括基于物理的建模和仿真。
DESLA引擎
(图片由P3 Technologies提供)
该计划最终将导致P3技术公司的双膨胀器、短长度气动尖刺(DESLA)发动机的发展。
在USET计划开始时，火箭开发通常是基于经验数据。挑战在于经验数据在应用于新技术和推进剂时价值有限。
P3 Technologies万博总裁Philip Pelfrey表示:“我们发现Ansys仿真技术能够模拟我们的发动机的运行方式。“由于这些模拟是基于物理的，我们可以模拟发动机在任何尺寸、速度或压力下使用任何燃料。”
作为一个万博Ansys启动计划成员P3技术公司继续使用仿真来重新定义其开发周期并优化其DESLA引擎。
用模拟方法优化火箭发动机的传热
DESLA火箭发动机燃烧的每一秒都是一个传热平衡过程。由于液氢是低温的，它既是燃料，也是发动机的冷却剂。
在液体燃烧之前，它首先冷却发动机的喷嘴。如果喷嘴太热，它就会失效，甚至熔化。
当燃料加热时，它很快就变成了高压气体。在气体进入燃烧室之前，这些热量被用来转动发动机的涡轮。如果燃料没有获得足够的热量，涡轮机就没有足够的动力来进行循环。
DESLA的性能
涡轮泵总成(TPA)依赖
关于优化传热
(图片由P3 Technologies提供)
P万博elfrey表示:“Ansys帮助我们平衡热量循环，在不损坏喷嘴的情况下最大化发动机输出。“模拟帮助我们调整通道尺寸，以优化整个系统的流动、压力损失和传热。”
如果没有模拟，P3技术公司的设计周期将包括大量的手工迭代。通过数字化优化流程，P3技术公司将以更少的预算更快地完成最终设计。
模拟区分火箭发动机的制造和操作几何
信不信由你，DESLA火箭的制造几何形状与操作几何形状并不匹配。
Pelfrey说:“当发动机运行时，部件以每分钟数千转(RPM)的速度旋转，温度梯度很大，压力极大。”“所有这些载荷都会使零件收缩、膨胀、扭曲和弯曲。
“你希望零件以最佳几何形状运行，但这些载荷确保了最佳几何形状和加工时的几何形状非常不同。”
模块化推力室的测试。
制造的几何图形和
DESLA的操作几何
涡轮泵是不一样的
(图片由P3 Technologies提供)
评估零件如何从制造时的几何形状变化到操作几何形状是一个复杂的过程。Pelfrey指出，如果没有模拟，这些部件的设计周期将包括大量的迭代。
“然而,在万博Ansys排名，我们可以将压力、热载荷和向心载荷添加到我们的几何图形中。从那里，我们可以还原出制造时的几何形状，”Pelfrey解释道。“通过这种方式，我们可以确保零件加工正确，并在操作过程中保持最佳形状。”
要获得仿真工具，可以优化产品的形状和冷却系统，成为的成员万博Ansys启动程序．
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