Jeff Bezos: Symulacje komputerowe zmniejszą pętlę „Test-Fail-Fix” dla silnika BE-4

$config[ads_kvadrat] not found

Amazon's Robotic Empire: Jeff Bezos' Smart Warehouses

Amazon's Robotic Empire: Jeff Bezos' Smart Warehouses
Anonim

Szef Blue Origin, Jeff Bezos, przedstawił dziś aktualizację dotyczącą rozwoju silnika rakietowego BE-4 firmy lotniczej, który ostatecznie wyeliminuje zależność Ameryki od silników rosyjskich, których obecnie używa.

W e-mailu z rana skierowanym do członków serwisu Blue Origin, Bezos ogłosił, że dobrze przebiegają symulacje spalania BE-4, w których niespalony tlen jest wprowadzany do strumienia gazu, aby zapobiec przegrzaniu. Aby zachować wszystko ładnie i stabilnie, Bezos & co. korzystają z 3D Computational Fluid Dynamics, niedawnego rozwoju fizyki chemicznej. Według Bezosa, CFD przewiduje zachowanie lub spalanie ciekłego tlenu za pomocą równań Naviera-Stokesa - opisując wzajemne zależności prędkości, ciśnienia, temperatury i gęstości płynu.

„Możliwość wykonywania symulacji spalania CFD nie eliminuje potrzeby rygorystycznych testów, ale znacznie skróci pętlę test-fail-fix na stanowisku testowym” - pisze Bezos.

BE-4, który ma zostać wykorzystany w rakietach Blue Origin do 2019 r., Będzie zasilał rozwijającą się rakietę Vulcan United United Alliance Alliance. ULA konkuruje z SpaceX o przenoszenie prywatnych i rządowych ładunków, takich jak satelity i dostawy do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Blue Origin ma umowę z ULA, w której obie strony wspólnie finansują rozwój BE-4.

„Do tej pory ukończyliśmy kilka milionów podstawowych godzin modelowania CFD procesów spalania BE-4” - pisze Bezos w dzisiejszej aktualizacji. „Modelowanie nagrzewnicy pokazuje dobre mieszanie i jednorodność temperatury przed turbiną. Dane dotyczące spalania i temperatury, które zebraliśmy w naszych testach podskali, korelują z naszymi prognozami CFD i pokazują, że nasze rozmiary i konstrukcja elementów wtryskiwaczy spełniają wymagania projektowe. Zdolność do przeprowadzania symulacji spalania CFD nie eliminuje potrzeby rygorystycznych testów, ale znacznie skróci pętlę test-fail-fix na stanowisku testowym. Będziemy Cię informować na bieżąco. ”

BE-4 to całkiem niezły zamach dla Bezosa, jeśli chodzi o ograniczenie naszej zależności od rosyjskiej technologii do napędzania rakiet; większość naszych silników pochodzi stamtąd, włącznie z technologią, z której obecnie korzysta ULA. Po zakończeniu BE-4 Bezos i Blue Origin będą mieli kolejną przewagę w swojej nieustannej walce z SpaceX i jego dyrektorem generalnym, rywalem Elonem Muskiem.

Oto pełny tekst wiadomości e-mail Bezosa:

W podgrzewaczu BE-4 bardzo mała część paliwa skroplonego gazu ziemnego silnika (LNG) miesza się i pali z całym ciekłym tlenem silnika, aby wytworzyć gorący gazowy tlen, który jest wykorzystywany do napędzania turbiny i wirowania pomp turbinowych. Tlen i LNG spalają się stechiometrycznie powyżej 6000 stopni Fahrenheita, a temperatury około 3000 stopni Fahrenheita lub więcej są potrzebne do niezawodnego zapalenia i podtrzymania reakcji. Żadne praktyczne materiały turbinowe nie przetrwałyby w tej temperaturze, zwłaszcza w aplikacjach wielokrotnego użytku. Aby rozwiązać ten problem, piec BE-4 miesza niespalony tlen do spalonego strumienia gazu w celu rozcieńczenia gazów spalinowych i zmniejszenia ogólnej temperatury do około 700 stopni Fahrenheita. Jeśli ten proces mieszania nie jest starannie zaprojektowany, gorące punkty mogą utrzymywać się w strumieniu i ograniczać żywotność turbiny.

Aby zaprojektować przedwzmacniacz w celu zapewnienia jednolitej temperatury, używamy 3-D obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) do modelowania procesu spalania LNG i ciekłego tlenu. CFD przewiduje zachowanie płynu, rozwiązując równania Naviera-Stokesa, aby opisać, w jaki sposób odnoszą się do prędkości, ciśnienia, temperatury i gęstości poruszającego się płynu. CFD przepływów reagujących, zwłaszcza tych, które również wiążą się ze zmianą fazy, jest znacznie, dużo trudniejsze, ponieważ musi również rozwiązywać chemię wraz z równaniami stanu. Spalanie CFD stało się praktyczne dzięki niedawnym postępom w modelach fizyki chemicznej i mocy obliczeniowej.

Do tej pory ukończyliśmy kilka milionów podstawowych godzin modelowania CFD procesów spalania BE-4. Modelowanie nagrzewnicy pokazuje dobre mieszanie i jednorodność temperatury przed turbiną. Dane dotyczące spalania i temperatury, które zebraliśmy w naszych testach podskali, korelują z naszymi prognozami CFD i pokazują, że nasze rozmiary i konstrukcja elementów wtryskiwaczy spełniają wymagania projektowe. Zdolność do przeprowadzania symulacji spalania CFD nie eliminuje potrzeby rygorystycznych testów, ale znacznie skróci pętlę test-fail-fix na stanowisku testowym. Będziemy Cię informować na bieżąco.

Gradatim Ferociter!

Jeff Bezos

$config[ads_kvadrat] not found