НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Yagodnikov_D.pdf (2346.87Кб)

УДК 536.46

Россия, МКБ «Искра» им. И.И. Картукова МГТУ им.Баумана Корпорация «ТРВ»

Проведено математическое моделирование рабочего процесса в камере сгорания модельного РПД с учетом геометрических характеристик последнего, параметров воздуха и продуктов газогенерации. Выполнено формирование расчетной области течения с подводом воздуха в камеру дожигания под углом 45о к оси последней и под углом 450 к плоскости симметрии РПД. Расчеты проведены на кластерах «HyperBlade T-ForgeHB-20» с использованием программного комплекса HyperFLOW 3D», разработанного в МГТУ им. Н.Э.Баумана и основанного на решение систем нестационарных двух- и трехмерных дифференциальных уравнений для газа (k-ε модель турбулентности в эйлеровой системе координат) и частиц дисперсной фазы (лагранжева система координат) с использованием метода параллельных вычислений и с автоматическим пространственным разбиением расчётной области. Общее количество активных узлов расчетных ячеек составляет ~2,2 млн.; размер элементарного объёма составляет 5,2 x 1,8 x 1,8 мм. Содержащаяся в продуктах газогенерации к-фаза представлена полифракционным распределением частиц горючего на основе сплава алюминия и бора, взаимодействие которых с кислородом воздуха моделировалось интегральной реакцией с учетом тепловыделения, пропорциональном времени пребывания частиц каждой фракции. Впервые выполнены расчетные исследования процессов воспламенения и горения полиффракционных частиц борсодержащего горючего в воздушном потоке при различных начальных значениях режимных параметров модельного РПД. Изучены особенности движения и горения в камере дожигания частиц отдельных фракций, входящих в состав полифракционной смеси конденсированных частиц продуктов газогенерации, построены траектории и получены массовые концентрации потока частиц отдельных фракций, температурные поля газовой фазы скорости и концентрации кислорода, определены полноты сгорания частиц борсодержащего горючего по длине камеры дожигания в зависимости от коэффициента избытка окислителя. Подтверждена возможность организации эффективного рабочего процесса рабочего процесса в газогенераторе и камере дожигания РПД.

1. Александров В.Н., Быцкевич В.М., Верхоломов В.К., Граменицкий М.Д., Дулепов Н.П., Скибин В.А., Суриков Е.В., Хилькевич В.Я., Яновский Л.С. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах (Основы теории и расчета). М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 343 с.
2. Бакулин В.Н., Дубовкин Н.Ф., Котова В.Н., Сорокин В.А., Францевич В.П., Яновский Л.С. Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей / под ред. Л.С. Яновского. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 400 с.
3. Обносов Б.В., Сорокин В.А., Яновский Л.С., Балыко Ю.П., Францкевич В.П., Ягодников Д.А., Животов Н.П., Суриков Е.В., Шаров М.С., Тихомиров М.А. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе / под общ. ред. Б.В. Обносова, В.А. Сорокина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 279 с.
4. Баев В.К., Головичев В.И., Третьяков П.К., и др. Горение в сверхзвуковом потоке. Новосибирск: Наука, 1983. 304 с.
5. Ягодников Д.А. Статистическая модель распространения фронта пламени в боровоздушной смеси // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32, № 6. С. 29-46. Режим доступа: http://www.sibran.ru/upload/iblock/7c7/7c7dd4448616b819a7d799f01b8e9cdf.pdf (дата обращения 01.05.2014).
6. Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых потоков в узких цилиндрических каналах // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4. Режим доступа:http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/695.html (дата обращения 12.02.2014).
7. Трусов Б.Г. Программная система TERRA для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах // III Межд. Симпозиум «Горение и плазмохимия» (Алматы, Казахстан, 24-26 августа 2005 г.): тр. Алматы: Изд-во Казахского национального ун-та, 2005. С. 52-58.
8. Стендовая огневая отработка топливных зарядов и элементов интегрального РПД: отчет о НИР / НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана; рук. Д.А. Ягодников. М., 2012. 123 с. Инв. № Э1/008-12.