黄启龙，李进贤，郑 亚，杨孟夏

(西北工业大学 航天学院，西安710072)

空间推进系统常采用挤压式输送方式，推力室压强通常在1 MPa左右，导致推进剂比冲较低。而小尺寸离心泵的黏性损失会降低泵的效率［1］。目前的一个解决方案是用小型的活塞往复泵对推进剂进行增压输送。美国LLNL实验室研制的活塞往复泵质量为300 g，输出压力可达6 MPa［2－4］。往复泵在石油化工等领域应用已十分广泛。将往复泵用在空间推进系统中代替挤压式系统可以改善整个推进系统的性能。

本文基于动网格技术，对往复泵液缸和单向阀阀腔内流体输送过程进行非稳态数值仿真，得到了往复泵内部的流动状态、压强变化规律和结构参数对往复泵平均流量的影响。

1 几何模型与工作原理

图1是活塞往复泵的结构示意图，双缸呈对称结构，主要由液缸、汽缸、活塞及阀门组件等构成。

图1 双缸往复泵结构示意图

推进剂在贮箱的箱压作用下流经往复泵，经过往复泵增压后输送至推力室，由少量推进剂产生的热燃气注入往复泵汽缸，实现对活塞的驱动。活塞挤压推进剂使泵出口单向阀打开，同时入口单向阀关闭，防止推进剂倒流。活塞返程时由流进液缸的推进剂做功推动活塞使燃气排出。双活塞交替运动，有利于实现推进剂流量恒定。

2 往复泵内流场数值仿真

2.1 计算模型

选双缸往复泵单侧二维流场进行动态模拟。流场计算区域如图2所示，其中:d为活塞直径;s为活塞行程。运动边界包括活塞壁面和单向阀阀体。……