(19)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 202111616265.0 (22)申请日 2021.12.27 (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 任孝文　陈宏玉　王丹　周晨初　 刘占一　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 专利代理师 王少文 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 17/13(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于Modelica的常温推进剂充填管路模型 构建方法 (57)摘要 本发明涉及一种模型构建方法， 具体涉及基 于Modelica的常温推进剂充填管路模型构建方 法； 解决现有常温推进剂 充填管路的计算方法无 法考虑气体压缩性的影 响， 不能满足液体火箭发 动机起动过程动态仿真准确性的技术问题。 该基 于Modelica的常温推进剂充填管路模型构建方 法， 包括根据液体 火箭动力系统中的真实充填物 理过程和Modelica建模规范， 确定状态 变量和关 键参数， 建立连接器， 构建概念模型， 将管路沿流 向平均分为N段网格， 构建空间偏导处理模块， 将 连接器、 空间偏导处理模块及控制方程模块组合 成为仿真模 型； 采用常温推进剂仿真模型进行验 证， 并记录验证数据； 将仿真模型的验证数据与 相应实验数据进行对比， 根据对比结果对仿真模 型进行修 正与校核。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 114564810 A 2022.05.31 CN 114564810 A 1.基于Modelica的常温推进剂充填管路模型构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1)根据液体火箭动力系统中的真实充填物理过程和Modelica建模规范， 确定状态变 量和关键参数； 所述关键参数包括网格分段 数N， N为大于1的自然数； S2)建立连接器 S2.1)依据面向对象的模块 化建模原则确定传递变量； S2.2)通过Model ica语言规范将传递变量组合 为连接器； S3)构建概念 模型 S3.1)简化充填过程的气液界面 为垂直于流动方向的气液界面； S3.2)构建概念模型， 所述概念模型包括： 压力方程、 动量方程、 充填率方程、 气液混合 物声速方程及气液混合物密度方程； 压力方程 为： 动量方程 为： 充填率方程为： 气液混合物声速方程 为： 气液混合物密度方程： ρ ＝α ρL+(1‑α )ρg； 式中： 为方程中对相应的变量求偏导 数， p为流体压力， t为示时间， a为气液 混合物声 速， ρ 为 流体密度， u为流体速度， x为流体位置， f为流体的流动损失， α为液体充填率， ρL为液体密 度， aL为液体声速， γ为气体绝热指数， ρg为气体密度； S4)划分管路 根据网格段 数N， 将管路沿流向平均分为 N段网格； S5)构建空间偏导处 理模块 S5.1)对S3.2中的压力方程、 动量方程及充填率方程中的空间偏导项进行离散， 获得空 间偏导处 理模块： 压力方程中的空间偏导项： 动量方程中的空间偏导项： 充填率方程中的空间偏导项： 式中：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114564810 A 2下标P表示网格， 下标e表示网格的右边界， 下标w表示网格的左边界， Δx为网格的长 度； S5.2)对网格的边界进行插值： 式中： Ψ(r)为限制器， r表示限制器的中间变量， 下标E表示网格右侧的第一个网格， 下标EE 表示网格右侧的第二个网格， 下标W表 示网格左侧的第一个网格， 下标WW表示网格左侧的第 二个网格； S6)建立仿真模型 S6.1)将S3获得的概念 模型转化为代数微分方程组： 压力代数微分方程 为： 动量代数微分方程 为： 充填率代数微分方程 为： 气液混合物声速代数微分方程 为： 气液混合物密度代数微分方程： ρ ＝α ρL+(1‑α )ρg；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114564810 A 3