Генерация сокращенных реакционных механизмов для гетерогенных течений в соплах


DOI: 10.34759/trd-2020-112-6

Авторы

Крюков В. Г.*, Абдуллин А. Л.**, Никандрова М. В.***, Гасилин В. В.****

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – 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: kianu00@gmail.com

Аннотация

Предлагается процедура генерации сокращенных механизмов реакций для химически неравновесных гетерогенных течений. В математической модели инертные вещества отделяются от реагирующих веществ. Конденсированная фаза представляется большими молекулами. Процедура сокращения, состоящая из методов DRGEP (Directed Relation Graph Error Propagation) и зацепления, включается в алгоритм расчета обратной задачи сопла. Приведен пример сокращения механизма при расчете неравновесного течения продуктов сгорания металлизированного топлива. Было достигнуто существенное сокращение исходного механизма реакций при допустимой точности прогнозирования характеристик течения.

Ключевые слова:

сопло сверхзвуковое, гетерогенное рабочее тело, сокращение механизма реакций

Библиографический список

  1. Naoumov V.I., Krioukov V.G., Abdullin A.L, Demin V.A. Chemical Kinetics in Combustion and Reactive Flows: Modeling Tools and Applications, Ed. Cambridge University Press, Cambridge, 2019, 442 p, available at: https://doi.org/10.1017/9781108581714

  2. F. Maggi, G. Gariani, L. Galfetti, L.T. DeLuca. Theoretical analysis of hydrides in solid and hybrid rocket propulsion // International Journal of Hydrogen Energy, 2012, vol. 37, issue 2, pp 1760 – 1769. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2011.10.018

  3. Гидаспов В.Ю., Кононов Д.С. Численное моделирование сжигания топлива в стационарной детонационной волне в канале переменного сечения со сверхзвуковым потоком на входе и выходе // Труды МАИ. 2019. № 109. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=111353

  4. Милёхин Ю.М., Попов В.С., Бурский Г.В., Гусев С.А., Садовничий Д.Н. Моделирование связанных газотермодинамических процессов в ракетно-прямоточных двигателях на твердом топливе с учетом кинетики химических реакций. Часть 1. Постановка задачи // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2019. № 2 (107). C. 51 — 57.

  5. 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

  6. Бендерский Б.Я., Чернова А.А. Теплообмен в камере сгорания ракетного двигателя при изменении геометрии канально-щелевого заряда твердого топлива // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=115104. DOI: 10.34759/trd-2020-111-5

  7. 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. DOI:10.1016/j.combustflame.2008.11.001

  8. Tianfeng L., Yiguang J., Chung K.L. Complex CSP for chemistry reduction and analysis // Combustion and Flame, 2001, vol. 126, pp. 1445 – 1455. DOI: 10.1016/S0010-2180(01)00252-8

  9. 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. DOI:10.1016/j.combustflame.2007.10.020

  10. 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.

  11. Крюков В.Г., Абдуллин А.Л., Сафиуллин И.И. Метод поэтапного сокращения механизма реакций для сложных реагирующих систем // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 11. C. 168 — 173.

  12. Крюков В.Г., Абдуллин А.Л., Никандрова М.В., Исхакова Р.Л. Сокращение механизмов реакций при моделировании высокотемпературных течений в соплах // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=104166

  13. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П., Худяков В.И., и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочник. – М.: ВИНИТИ, 1973. Т. 3. – 623 с.

  14. Дрегалин А.Ф., Зенуков И.А., Крюков В.Г., Наумов В.И. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергоустановках. – Казань: Казанский Государственный Университет, 1985. – 264 с.

  15. Крюков В.Г., Абдуллин А.Л., Никандрова М.В. Сафиуллин И.И. Применение методов DRGEP и зацепления для сокращения механизмов реакций при расчете химически неравновесных течений в соплах ДЛА // Известия вузов. Авиационная техника. 2018. № 4. С. 154 – 157.

  16. 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

  17. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Газовая динамика сопел. – М.: Наука, 1990. – 368 с.

  18. Соколов Б.И., Черенков А.С., Саломыков А.И., Термодинамические и теплофизические свойства твердых ракетных топлив и их продуктов сгорания. – М.: Министерство обороны СССР, 1977. – 316 с.

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

  20. George D. Recent advances in solid rocket motor perfomance prediction capatility // AIAA Pap., 1981, no. 33, available at: https://doi.org/10.2514/6.1981-33


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход