● 摘要
本文以工程应用为背景，对液体火箭发动机试验台气路系统的动态特性进行数值仿真研究。为了更好的平衡系统仿真精度与仿真效率，以集中参数模型和一维有限体积模型为基础，分析了不同工况下水头损失、管壁传热对仿真结果的影响，并针对两种方法的管路分段给出了分段数准则。
根据气路系统元件的结构特点和部件内气体流动特性，进行模型简化，建立了各元件动态过程的通用数学模型。对于大多数部件采用一维有限体积法建立其动态数学模型；对于分布特性不明显的元件，采用集中参数法进行建模；对于流动过程复杂，难以用流体力学基本公式描述的元件，采用元件的特性曲线或经验公式进行建模，模型建立的同时给出了各元件数值求解的边界条件。所建立元件模型包括：管路、容腔、阀门、减压器、涡轮、燃烧室等。
采用模块化建模思想，以动态链接库形式建立具有独立计算功能和统一接口形式的仿真模型库，并提供模型库被调接口，增强了模型库的实用性。通过管路等元件验证了模型的独立计算功能；利用所开发的元件模型搭建减压器系统，检验了模型库系统仿真的实用性。
利用模型库搭建涡轮试验台气路系统，进行气路系统的工作过程仿真研究，与实验数据进行对比，验证了模型库的通用性和工程应用的可靠性，在此基础上，进一步对气路系统阀门的调节作用进行了研究。该建模方法同样适用于其他系统和工作过程。