Сокращение механизмов реакций при моделировании высокотемпературных течений в соплах

Механика жидкости, газа и плазмы


Авторы

Крюков В. Г. *, Абдуллин А. Л. **, Никандрова М. В. ***, Исхакова Р. Л. ****

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, КНИТУ - КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: vkrioukov@mail.ru
**e-mail: ala2000@mail.ru
***e-mail: manivik@gmail.com
****e-mail: vkrujkov@kai.ru

Аннотация

Представлен алгоритм автоматизированного сокращения механизма рекомбинации продуктов сгорания в соплах ДЛА. Алгоритм включает метод DRGEP (распространение ошибок в прямо ориентированном графе) и метод зацепления с адаптивным порогом. Эта процедура была встроена в модель химически неравновесных течений в соплах, и сокращение механизма рекомбинации проводилось для течений продуктов сгорания топлив: «O2 + керосин» и «N2O4 + C2H8N2». В результате было достигнуто существенное сокращение исходного реакционного механизма при высокой точности прогнозирования характеристик течения.

Ключевые слова

сопло, химически неравновесные течения, механизм реакций, сокращение

Библиографический список

  1. Law C.K. Fuel Options for Next-Generation Chemical Propulsion // AIAA Journal, 2012, vol. 50, no. 1, pp. 19 – 36.

  2. Barbour E.A. and Hanson R.K. Chemical nonequilibrium, heat transfer, and friction in a detonation tube with nozzles // Journal of Propulsion and Power, 2010, vol. 26, no. 2, pp. 230 – 239.

  3. Powers J.M. and Paolucci S. Accurate Spatial Resolution Estimates for Reactive Supersonic Flow with Detailed Chemistry // AIAA Journal, 2005, vol. 43, no. 5, pp. 1088 – 1099.

  4. Гидаспов В.Ю. Численное моделирование стационарных волн горения и детонации в смеси частиц бора с воздухом // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75562

  5. Корепанов М.А. Математическое моделирование химически реагирующих течений // Химическая физика и мезоскопия. 2008. Т. 10. № 3. C. 268 – 279.

  6. Назырова Р.Р Вариационное исчисление как фундамент исследования течения среды при учете уравнения состояния реальных газов. Труды МАИ. 2017. № 92. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=77448

  7. Sabirzyanov A.N., Glazunov A.I., Kirillova A.N., Titov K.S. Simulation of a Rocket Engine Nozzle Discharge Coefficient // Russian Aeronautics, 2018, vol. 61, issue 2.1, pp. 257 – 264

  8. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Газовая динамика сопел. — М.: Наука. Главное издательство физико-математической литературы, 1990. – 368 с.

  9. Janbozorgi M. and Metgalchi H. Rate-controlled constrained-equilibrium modeling of H/O reacting nozzle flow // Journal of Propulsion and Power, 2012, vol. 28, no. 4, pp. 677 – 684.

  10. Гидаспов В.Ю. Численное моделирование химически неравновесного течения в сопле жидкостного ракетного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 2. С. 90 – 97.

  11. Силютин М.В. Шустов А.С. Прикладные аспекты использования методики численного термогазодинамического расчета ЖРДМТ с учетом неидеального протекания рабочих процессов в камере сгорания. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. Т. 27. № 3. С. 71 – 77.

  12. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: Справочник. – М.: ВИНИТИ, 1972. Т. 2 – 489 с., 1973. Т. 4. – 527 с.

  13. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочник. В 4-х томах. – 3-е изд., перераб. и расширен. – М.: Наука, 1978. Т. 1. Кн. 1 – 495 с., кн. 2 – 327 с.

  14. Nagy T., Turanyi T. Reduction of very large reaction mechanisms using methods based on simulation error minimization // Combustion and Flame, 2009, vol. 156, pp. 417 – 428.

  15. Pepiot-Desjardins P., Pitsch H. An efficient error-propagation-based reduction method for large chemical kinetic mechanisms // Combustion and Flame, 2008, vol. 154, pp. 67 – 81.

  16. Tianfeeng L., Yiguang J., Chung K.L. Complex CSP for chemistry reduction and analysis // Combustion and Flame, 2001, vol. 126, pp. 1445 – 1455.

  17. Лебедев А.В.,. Окунь М.В., Баранов А.Е., Деминский М.А. Упрощение кинетических механизмов физико-химических процессов на основе комбинированных математических методов // Химическая физика и мезоскопия. 2011. Т. 13. № 1. C. 43 – 52.

  18. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Черенков А.С. Основы теории физико-химических процессов в тепловых двигателях и энергоустановках. – М.: Химия, 2000. – 328 с.

  19. Крюков В.Г., Абдуллин А.Л., Демин А.В., Сафиуллин И.И. Сравнение явных и неявных разностных схем расчета химически неравновесных процессов в соплах // Труды МАИ. 2017. № 92. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=76848

  20. Spilimbergo P., Krioukov V.G., Nikandrova M.V. Reduction of reaction mechanism by methods of DRGEP and of engagement // Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics. XXXVII Congresso Nacional de Matemática Aplicada Computacional, São José dos Campos – SP- Brasil., 2017, pp. 1 – 7.

  21. Крюков В.Г., Абдуллин А.Л., Сафиуллин И.И., Исхакова Р.Л. Сокращение механизмов реакций комбинацией методов DRGEP и зацепления // Материалы XX Международной конференции по Вычислительной механике и современным прикладным программным системам. ВМСППС’2017 (Алушта, 24-31 мая 2017). – М.: Изд-во МАИ, С. 483 – 485.

  22. Кондратьев В.Н. Константы скорости газофазных реакций. – М.: Наука, 1974. – 512 с.

  23. Glarborg P., Miller J.A., Kee R.J. Kinetic modeling and sensitivity analysis of nitrogen oxide formation in well-stirred reactors // Combustion and Flame, 1986, vol. 65, pp. 177 – 202.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2019

Вход