專利名稱：流量可調(diào)汽蝕文氏管的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體流量控制元件的設(shè)計(jì)方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為液體流量控制元件之一的流量可調(diào)汽蝕文氏管多用于空間飛行器變推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，目前，國(guó)外只有少量的報(bào)導(dǎo)(見(jiàn)AIAApaperNo.70-703D.W.Harrey文《用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的節(jié)流文氏管》以及美國(guó)專利3894562和美國(guó)專利4285318)。由于流量可調(diào)汽蝕文氏管技術(shù)是變推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上控制推力變化的關(guān)鍵技術(shù)，而且牽涉到國(guó)家的軍事利益，因此國(guó)外雖有少量有關(guān)報(bào)導(dǎo)，但其具體技術(shù)的實(shí)現(xiàn)則是作為國(guó)家軍事機(jī)密予以保密的。
本發(fā)明的目的是，提供一種簡(jiǎn)便可行的流量可調(diào)汽蝕文氏管的設(shè)計(jì)方法，使采用該方法設(shè)計(jì)的汽蝕文氏管能夠滿足變推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)控制秒流量進(jìn)而控制推力變化的需要。
參照附圖
，本發(fā)明的要點(diǎn)是通過(guò)理論公式確定流量可調(diào)汽蝕文氏管的調(diào)節(jié)錐角度θ、喉部直徑dt、工作最小間隙L1。具體設(shè)計(jì)方法如下1.由設(shè)計(jì)一個(gè)文氏管所需的八個(gè)已知條件秒流量最大相對(duì)誤差ξ、調(diào)節(jié)最小秒流量G1、調(diào)節(jié)最大秒流量G2、液體密度γo、喉部圓角半徑γt、文氏管入口壓力P1、飽和蒸汽壓Ps、調(diào)節(jié)錐行程差φ出發(fā)，通過(guò)公式(1)C=2gγo(P1-Ps)]]>
(2)C1＝(G1+G2)(1+ξ)(3)C2=2G1G2(1-ξ )]]>(4)Do2＝〔(1+ξ)/ξ〕〔(C1-C2)/(μπC)〕(5)σ＝(4G2)/(μπCDo2)(6)ψ′=12D02(1-1-σ)]]>(7)ψ′=12D02(1-1-Eσ)(E=G1/G2)]]>(8)q＝〔(ψ′-ψ)/(φDo)〕2計(jì)算出q。
2.通過(guò)推證和科研實(shí)踐得出通用常數(shù)λ1和λ2，再由公式(9)C3＝ 1/3 arccosλ2q (λ2＝-4～-2)(10)C4＝λ1cosC3 (λ1＝0.5～3)計(jì)算出C4。
3.最后由公式(11)θ＝2arccosC4(12)dt=DoC4-2γt(1-C4 )]]>(13)L1=ψ /(DoC4)]]>(14)δ =(ξ /4 )(1+E)2G2]]>計(jì)算出文氏管的調(diào)節(jié)錐角度θ、喉部直徑dt、工作最小間隙L1以及調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的秒流量最大絕對(duì)誤差δ。
用本發(fā)明的流量可調(diào)汽蝕文氏管設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的文氏管不僅可以用在空間飛行器變推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上，作為控制推力變化的關(guān)鍵元件，而且可以用它進(jìn)行液體流量測(cè)量作為流量計(jì)使用，還可用在民用化工部門液體流量的精確控制上。同時(shí)還由于汽蝕文氏管在工作時(shí)能阻隔上下游壓力耦合振蕩，因此，不論在軍用部門，還是在民用部門都有著廣泛的應(yīng)用前景。
附圖流量可調(diào)汽蝕文氏管結(jié)構(gòu)原理圖。
實(shí)施例(計(jì)算過(guò)程參照前述公式(1)至(14))
權(quán)利要求
1.一種流量可調(diào)汽蝕文氏管的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用如下計(jì)算公式得出文氏管設(shè)計(jì)參數(shù)θ、dt、Ll的解析解的計(jì)算過(guò)程。(1)C1=(G1+G2)(1+ξ)(2)C2=G1G2]]>(1-ξ)(3)D2O=[(1+ξ)/ξ][(C1-C2)/(μπC)](4)q=[(ψ′-ψ)/(φDo)]2(5)C3= 1/3 arccosλ2q(6)C4=λ1cosC3(7)θ=2arccosC4(8)dt=DoC4]]>-2γt(1-C4)(9)L1=ψ/(Do
)其中ξ、G1、G2、γo、γt、Pl、Ps、φ為已知條件，μ、λ1、λ2為通用常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于公式(5)、(6)采用的通用常數(shù)λ1、λ2的取值范圍分別是λ1＝(0.5～3)，λ2＝(-4～-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于該設(shè)計(jì)方法所確定的已知條件是ξ、G1、G2、γo、γt、P1、Ps、φ等八個(gè)。
全文摘要
一種流量可調(diào)汽蝕文氏管的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明涉及液體流量控制元件的設(shè)計(jì)方法，指出了設(shè)計(jì)文氏管所必須具備的八個(gè)已知條件、十五個(gè)計(jì)算公式和三個(gè)通用常數(shù)。設(shè)計(jì)方法直觀、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、易行。本發(fā)明使文氏管技術(shù)在我國(guó)軍、民用部門的廣泛應(yīng)用成為可能。
文檔編號(hào)G05D7/00GK1034438SQ8810565
公開(kāi)日1989年8月2日 申請(qǐng)日期1988年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月21日
發(fā)明者高漢如 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)