(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111295236.9 (22)申请日 2021.11.03 (71)申请人 西安航天动力研究所 地址 710100 陕西省西安市航天基地飞 天 路289号 (72)发明人 王丹　陈宏玉　任孝文　刘占一　 周晨初　李舒欣　周康　 (74)专利代理 机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 6121 1 代理人 王杨洋 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于Modelica语言的液体火箭发动机 动态仿真方法 (57)摘要 本发明涉及液体 火箭发动机系统仿真， 主要 涉及液体 火箭发动机动态特性仿真方法。 本发明 的目的是解决现有液体火箭发动机的动态特性 仿真方法中缺乏能够涵盖各类组件模型传输需 求的接口定义方式的技术问题， 提供一种基于 Modelica语言的液体火箭发动机动态 仿真方法。 该方法采用模块化建模思想建模， 对不同组件的 模型进行切分， 使得各组件具有各自独立的组件 仿真模型， 采用基于Modelica语言的液体火箭发 动机动态 仿真接口定义， 然后通过基于Modelica 语言的接口将组件相连， 由于接口的定义满足组 件间物质和能量传输的需求， 从而实现了液体 火 箭发动机动态特性仿真。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114021253 A 2022.02.08 CN 114021253 A 1.一种基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 1)通过模块化建模方式， 将液体火箭发动机系统中主要组件的动态仿真模型各自封 装， 使得各组件具有各自独立的组件仿真模型； 2)根据液体火箭发动 机中使用的介质， 基于Modelica语言定义液体火箭发动 机系统各 类组件仿真模型中存在数据传输需求的液体接口、 气体接口、 燃气接口、 两相接口、 机械转 动接口和控制接口六类通用接口； 所述介质包括液体和气体； 所述 通用接口采用标准接口； 其中， A)气体接口用于流经纯气体介质的组件， 共传递三个变量， 包括质量流量m_flow、 绝对 压力p和温度T； B)液体接口用于流经单相液体介质的组件， 共传递两个变量， 包括质量流量m_flow和 绝对压力p； C)两相接口用于流经气液混合介质的组件， 共传递八个变量， 包括绝对压力p、 液相温 度Tl、 气相温度Tg、 液相体积份数Vlbar、 推进剂气相占比Vgbar、 液相质量流量m_flow_l、 气 相质量流量m_flow_g和吹除气体质量 流量m_flow_ig； D)燃气接 口用于热力 组件， 共传递七个变量， 包括混合比Km、 液体燃料流量m_flowlf、 液体氧化剂流量m_flowlo、 液相体积份数Vlb ar， 以及与气体接口相同的燃气质量流量m_ flowg、 绝对压力p和温度T； E)机械转动接口位于涡轮与泵之间， 用于涡轮与泵之间的机械力传输， 共传递两个变 量， 包括旋转角度phi和扭矩 tau； F)控制接口传递的变量为实数信号， 用于阀门和/或调节器控制信号的输入， 以控制阀 门的开启关闭和/或调节器的调节状态； 3)将步骤1)的各组件仿真模型， 利用步骤2)定义的相应接口相连， 通过接口传递数据； 4)对步骤3)通过接口连接各组件后的液体火箭发动 机系统， 进行基于Modelica语言的 液体火箭发动机动态仿真。 2.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征 在于： 步骤A)中， 所述流经纯气体介质的组件包括气瓶、 气体管路、 气体节流孔和/或气体阀 门。 3.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征 在于： 步骤B)中， 所述流经单相液体介质的组件包括液体管路、 液体节流孔、 液体阀门、 离心 泵和/或液涡轮。 4.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征 在于： 步骤C)中， 所述流经气液混合介质的组件包括低温介质充填管路、 头腔和/或低温充填 冷却套。 5.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征 在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021253 A 2步骤D)中， 所述热力组件 包括发生器、 燃气导管、 燃气涡轮和/或推力室。 6.根据权利要求1至5任一项所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方 法， 其特征在于： 步骤B)中， 所述单相液体介质为氧化剂和/或燃料。 7.根据权利要求6所述的基于Modelica语言的液体火箭发动机动态仿真方法， 其特征 在于： 步骤1)中， 所述头腔为乳化吹除头腔。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021253 A 3