孔板節(jié)流是簡單可靠、應(yīng)用廣泛的地面供配氣系統(tǒng)節(jié)流方式。分析了孔板節(jié)流過程中的流動(dòng)特性。聲速前充氣階段為系統(tǒng)中閥門開啟至穩(wěn)定聲速流動(dòng)階段,持續(xù)時(shí)間較短。當(dāng)孔板上游壓力達(dá)到一定值后,充氣過程存在聲速充氣現(xiàn)象,在工質(zhì)確定的前提下,該過程的充氣流量只和孔徑大小成正比,該階段為聲速充氣階段。隨著充氣量的增加,背壓提升導(dǎo)致孔板前后的壓差逐漸減小,聲速后充氣階段質(zhì)量流量隨著前后壓差的縮小而逐漸減小。對地面供配氣系統(tǒng)中孔板節(jié)流方案的設(shè)計(jì)有工程指導(dǎo)意義。 

【文章來源】：導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2020,(01)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

供配氣系統(tǒng)AMESim模型示意圖

在整個(gè)充氣過程中流場參數(shù)的變化主要受到前后壓差的影響。隨著充氣量的增加，管路中壓差變小，管路中流量逐漸減小。圖2為整個(gè)充氣過程中氣源壓力和容腔壓力及其流量的變化曲線，設(shè)置一定的閾值將整個(gè)充氣過程分為兩個(gè)階段進(jìn)行充氣。從流量變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，在開始充氣100 ms的時(shí)間內(nèi)，管路中流量迅速增加，該階段持續(xù)時(shí)間極短，由于該供配氣系統(tǒng)管路的空間較小，流體很快充滿整個(gè)系統(tǒng)，對整個(gè)充氣過程影響較小，所以在下面分析中可以忽略該階段。然后進(jìn)入穩(wěn)定的充氣階段，該階段容腔內(nèi)的壓力線性增加，流量保持不變。由壓力變化曲線可以判斷，孔板前后壓差的比值小于臨界壓力比0.528，所以管路中孔板部分一直處于聲速狀態(tài)，在該階段容腔中的壓力和流量呈線性增加，而且流過孔板的流量只和孔板的大小有關(guān)。在容腔中的質(zhì)量接近目標(biāo)值80%時(shí)，通過調(diào)節(jié)孔板前減壓閥將充氣氣源的壓力減小，根據(jù)調(diào)整后的氣源壓力和容腔壓力可以判斷，在后期充氣過程中，管路中的空氣處于亞聲速狀態(tài)，隨著容腔中壓力逐漸增加，管路中壓差逐漸減小，流量也減小。當(dāng)容腔中的壓力達(dá)到目標(biāo)值后，關(guān)閉管路中電磁閥，此時(shí)，由于整個(gè)供配氣管路中壓力不均勻，導(dǎo)致流量出現(xiàn)了一定的波動(dòng)。整個(gè)充氣過程總流量和持續(xù)的時(shí)間滿足要求。2.2 不同孔徑的孔板對節(jié)流的影響

由上述分析可知，聲速充氣階段空氣的速度達(dá)到最大值，通過的質(zhì)量流量最大，該過程持續(xù)時(shí)間的長短對整個(gè)充氣過程有重要影響。因此，在相同的控制策略下，對不同孔徑的孔板的充氣過程做了對比。圖3為3個(gè)孔徑分別為1.2 mm、1.6 mm和2.0 mm孔板的充氣過程變化曲線。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，在聲速充氣階段，隨著孔徑的增加，通過孔板的流量也增加，容腔中的壓力提升的最快。當(dāng)容腔中的壓力達(dá)到同一閾值時(shí)，進(jìn)入亞聲速充氣階段，在相同的壓差驅(qū)動(dòng)下，大孔徑的孔板流量最大，首先完成充氣。所以，孔板尺寸不僅影響聲速充氣階段，而且影響亞聲速充氣階段。2.3 不同閾值對節(jié)流的影響

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