НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o037.pdf (1620.53Кб)

УДК 536.46

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Рассмотрены различные теоретические подходы к моделированию  рабочего процесса в ракетно-прямоточных двигателях (РПД) на высокометаллизированных твердых топливах. Предложен метод (метод рабочего закона горения), позволяющий проводить сравнительную оценку эффективности рабочего процесса в камерах дожигания (КД) РПД произвольной геометрии при отсутствии точной информации о законе горения частиц конденсированного горючего. В качестве примера использования предложенного метода проведено численное моделирование рабочего процесса в трех камерах дожигания РПД с различными воздухозаборными устройствами (ВЗУ), для которых получены поля распределения основных параметров газа и частиц горючего. Наиболее полное сгорание частиц горючего и наименьший уровень высаждения частиц на стенки зафиксированы для КД180 (угол между ВЗУ 180 градусов). В результате сравнительного анализа получено, что относительная (по сравнению с КД180) эффективность процесса горения частиц составила 0,64 и 0,6 соответственно для КД90 (угол между ВЗУ 90 градусов) и КД60 (угол между ВЗУ 60 градусов). Предложенный метод может найти применение при решении наиболее сложных задач моделирования, когда оптимизация рецептуры топлива и оптимизация схемных и конструктивных решений двигателя идут одновременно, т.е. когда у разработчиков отсутствует полная информация о законе горения частиц конденсированного горючего.

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) / под ред. Л.С. Яновского. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 343 с.
2. Обносов Б.В., Сорокин В.А., Яновский Л.С., Ягодников Д.А., Францкевич В.П., Животов Н.П., Суриков Е.В., Кобко Г.Г., Тихомиров М.А., Шаров М.С. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе / под ред. В.А. Сорокина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 303 с.
3. Hewitt P.W. Numerical Modeling of a Ducted Rocket Combustor With Experimental Validation. PhDDiss. Blacksburg, 2008. 118 p. Режим доступа:http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-09102008-134309/(дата обращения 01.12.2015).
4. Воронецкий А.В. Исследование закономерностей управления процессами ускорения и нагрева конденсированных наночастиц в сверхзвуковых двухфазных потоках: отчет по проекту РФФИ № 09-08-00947-а / НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 89 с.
5. Воронецкий А.В. Проведение расчетных исследований по организации процесса эффективного горения в камере РПД: отчет о НИР (инв. № Э1/011-11) / НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 64 с.
6. Пеньков С.Н., Сухов А.В. Воспламенение и горение бора (единая модель) // Известия вузов. Машиностроение. 1980. № 1. С. 56-66.
7. Ягодников Д.А. Статистическая модель распространения фронта пламени в боровоздушной смеси // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32, № 6. С. 29-46.
8. Ягодников Д.А. Экспериментальное исследование газодисперсного пламени частиц бора // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46, № 4. С. 64-71.
9. Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых потоков в узких цилиндрических каналах // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4 (16). DOI:10.18698/2308-6033-2013-4-695
10. Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых высокотемпературных двухфазных потоков продуктов сгорания в каналах со специально формируемой системой скачков уплотнения // Теплофизика и аэромеханика. 2007. Т. 14, № 2. С. 209-218.
11. Воронецкий А.В., Макаров Д.В., Скибин А.П., Филимонов Л.А., Югов В.П.  Расчет процессов горения и охлаждения в малогабаритной камере сгорания // Математическое моделирование. 1999. Т. 11, № 4. С. 29-36.