Теплообмен в камере сгорания ракетного двигателя при изменении геометрии канально-щелевого заряда твердого топлива

DOI: 10.34759/trd-2020-111-5

Авторы

Бендерский Б. Я.^*, Чернова А. А.^**

Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, ул. Студенческая, 7, Ижевск, 426069, Россия

*e-mail: bib@istu.ru
**e-mail: alicaaa@gmail.com

Аннотация

Исследуется влияние изменения геометрии канально-щелевого заряда при его горении на внутрикамерные процессы, протекающие в проточных трактах и предсопловом объеме двигателя. Рассматриваются различные положения горящего свода при работе двигателя на стационарном участке. Анализируются топологические особенности потока продуктов сгорания, характерные для различных положений горящего свода. Получены критериальные уравнения для числа Нуссельта в особых точках на поверхности соплового днища.

Ключевые слова:

камера сгорания, канально-щелевой заряд, сопловое днище, математическое моделирование, теплообмен

Библиографический список

1. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Г. Теория ракетных двигателей: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Под редакцией В.П. Глушко. - М.: Машиностроение, 1980. – 533 с.

2. Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. - М.: Машиностроение, 1987. – 328 c.

3. Липанов А.М., Бобрышев В.П., Алиев А.В., Спиридонов Ф.Ф., Лисица В.Д. Численный эксперимент в теории РДТТ. - Екатеринбург: Наука, 1994. – 300 с.

4. Орлов Б.В., Мазин Г.Ю. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1968. – 536 с.

5. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. - М.: Наука, 1982. – 472 с.

6. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В.К. Кошкина. - М.: Машиностроение, 1975. - 623 с.

7. Реактивные двигатели: сборник статей / Под ред. О.Е. Ланкастера. – М.: Воениздат, 1962. – 668 с.

8. Глебов Г.А., Высоцкая С.А. Моделирование когерентных вихревых структур и автоколебаний давления в камере сгорания РДТТ // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2016. № 4. С. 18 - 25.

9. Глебов Г.А., Высоцкая С.А. К вопросу о влиянии геометрии канала заряда и свойств топлива на неустойчивость рабочего процесса в камере РДТТ // Вестник Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2017. № 1. С. 8 - 16.

10. Egorov M.Y. Numerical research of intra-chamber processes dynamics during startup of a special solid propellant engine // Russian Aeronautics, 2017, vol. 60, no. 4, pp. 591 - 599.

11. Волков К.Н., Денисихин С.В., Емельянов В.Н. Моделирование задач внутренней баллистики энергоустановок средствами современных вычислительных пакетов // Химическая физика и мезоскопия. 2006. Т. 8. № 3. С. 327 - 335.

12. Липанов А.М., Дадикина С.Ю., Шумихин А.А., Королева М.Р., Карпов А.И. Численное моделирование внутрикамерных нестационарных турбулентных течений. Ч. 1 // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование. 2019. Т. 12. № 1. С. 32 - 43.

13. Volkov K.N., Emel'yanov V.N., Denisikhin S.V. Formation of Vortex Structures in the Prenozzle Space of an Engine with a Vectorable Thrust Nozzle // Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2016, vol. 89, no. 3, pp. 660 - 670.

14. Дунаев В.А., Евланов А.А. Течение газа в ракетном двигателе твердого топлива с диафрагмой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 12 (1). С. 58 - 63.

15. Molchanov A.M., Bykov L.V., Platonov I.M., Yanyshev D.S. Influence of geometric parameters and chemical kinetics model on combustion in a supersonic flow // Journal of Fluid Mechanics Research, 2017, vol. 44, no. 6, pp. 553 - 563. DOI: 10.1615/InterJFluidMechRes.2017020125

16. Винник А.Л., Дуреев В.А. Оценка коэффициента конвективной теплоотдачи // Системи обробки iнформацii. 2001. № 2 (12). С.161 - 162.

17. Isaev S., Popov I., Gritckevich M., Leontiev А. Abnormal enhancement of separated turbulent air flow and heat transfer in inclined single-row oval-trench dimples at the narrow channel wall // Acta Astronautica, 2019, vol. 163. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.01.033

18. Volkov K.N., Denisikhin S.V., Emel'yanov V.N. Gas Dynamics of a Recessed Nozzle in Its Displacement in the Radial Direction // Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017, vol. 90, no. 4, pp. 932 - 940. DOI: 10.1007/s10891-017-1640-8

19. Benderskii B.Ya., Tenenev V.A. Experimental and numerical investigation of flows in complex shaped axisymmetric channels with mass injection // Fluid dynamics, 2001, vol. 36, no. 2, pp. 336 - 340. DOI: 10.1023/A:1019254622236

20. Benderskiy B.Y., Chernova A.A. Formation of vortex structures in channels with mass injection and their interaction with surfaces in solid-fuel rocket engines // Thermophysics and aeromechanics, 2015, vol. 22, no. 2, pp. 185 - 190. DOI: 10.1134/S0869864315020055

21. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. - М.: Физматлит, 2008. – 368 с.

22. Савельев С.К., Емельянов В.Н., Бендерский Б.Я. Экспериментальные методы исследования газодинамики РДТТ. - СПб.: Недра, 2007. – 267 с.

23. Benderskiy B.Y., Chernova A.A. Features of heat transfer in a pre-nozzle volume of a solid-propellant rocket motor with charges of complex shapes // Thermophysics and Aeromechanics, 2018, vol. 25, no.2, pp. 265 - 272. DOI: 10.1134/S0869864318020129

24. Платонов И.М., Быков Л.В. Исследование влияния качества сеточной модели на определение местоположения ламинарно-турбулентного перехода на скользящем крыле // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=72677

25. Краев В.М., Янышев Д.С. Проблемы расчёта переходных процессов при турбулентном течении в каналах электроустановок ЛА // Труды МАИ. 2010. № 37. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=13415

26. Кравчук М.О., Кудимов Н.Ф., Сафронов А.В. Вопросы моделирования турбулентности для расчета сверхзвуковых высокотемпературных струй // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=58536

27. Вершков В.А., Воронич И.В., Вышинский В.В. Методические особенности численного моделирования в рамках сеточных методов поля течения около несущего винта на режиме висения с учетом вихревой структуры // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=58628

28. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model // Proc. 4th. Int. Symp. on Turbulence, Heat and Mass Transfer, Begell House, 2003, pp. 625 - 632.

Скачать статью