Исследование процесса истечения топлива из центробежной форсунки жидкостного ракетного двигателя


Авторы

Прокопенко Е. А.*, Герасименко Е. Ю.

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: vka@mil.ru

Аннотация

Представлено исследование расходной характеристики центробежной форсунки методами численного моделирования и методом проливок компонентов ракетного топлива. Для определения угла распыла форсунки были проведены численные исследования в программном комплексе ANSYS CFX. В качестве объекта исследования была разработана трехмерная модель центробежной форсунки. Для определения массового расхода через форсунку были проведены замеры объема истекающего жидкого топлива за определенный промежуток времени при соответствующем перепаде давления в баке с горючим и окружающей средой. Результаты проведенных исследований показывают, что расходная характеристика реальной центробежной форсунки может отличаться от идеальной, что скорее всего связано с отклонением геометрических характеристик от номинальных значений в процессе изготовления форсунок, а также с погрешностью полученных данных с соответствующих датчиков на поливочном стенде.

Ключевые слова:

центробежная форсунка, коэффициент расхода, ракетное топливо, экспериментальные исследования

Библиографический список

  1. Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. и др. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. В 2 кн. – М.: Высшая школа, 1993. Кн. 1. - 383 с.

  2. Лебединский Е.В., Калмыков Г.П. и др. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование. - М.: Машиностроение, 2008. – 511 с.

  3. Мингалев С.В., Казимарданов М.Г. Применение численных методов для доводки камер сгорания авиационных двигателей по характеристикам распыла топлива // Труды МАИ. 2021. № 117. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=156325. DOI: 10.34759/trd-2021-117-19

  4. Бакланов А.В., Краснов Д.С., Гараев А.И. Исследование параметров факела за форсункой со струйной и закрученной подачей топлива // Труды МАИ. 2020. № 113. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=117960. DOI: 10.34759/trd-2020-113-03

  5. Бакланов А.В., Краснов Д.С., Гараев А.И. Газодинамический расчет экспериментальной установки для испытания отсека камеры сгорания ГТД // Труды МАИ. 2020. № 114. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=118882. DOI: 10.34759/trd-2020-114-05

  6. Матюнин О.О., Бачев Н.Л., Бульбович Р.В. Численное моделирование течения в полости струйно-струйной жидкостной форсунки // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2015. № 43. С. 19–33.

  7. Kim S.E., Choudhury D., Patel B. Computations of Complex Turbulent Flows Using the Commercial Code Fluent: Modeling Complex Turbulent Flows. ICASE/LaRC Interdisciplinary Series in Science and Engineering. 1999, vol. 7, pp. 259–276. DOI: 10.1007/978-94-011-4724-8_15

  8. Barth T.J., Jespersen D. The design and application of upwind schemes on unstructured meshes // AIAA 27th Aerospace Sciences Meeting. Reno, 1989. DOI:10.2514/6.1989-366

  9. Бачев Н.Л., Матюнин О.О., Козлов А.А, Бачева Н.Ю. Численное моделирование рабочего процесса в камере сгорания жидкостных ракетных двигателей с дожиганием генераторного газа при сверхкритических параметрах // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. C. 108–116.

  10. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим по сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.

  11. Козлов А.А., Абашев В.М. Расчет и проектирование жидкостного ракетного двигателя малой тяги. - М.: МАИ, 2003. - 36 с.

  12. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1974, no. 3, pp. 269–289. DOI: 10.1016/0045-7825(74)90029-2

  13. Шаблий Л.С., Кривцов А.В., Колмакова Д.А. Компьютерное моделирование типовых гидравлических и газодинамических процессов двигателей и энергетических установок в ANSYS. – Самара: Изд-во Самарского университета, 2017. – 108 с.

  14. Сназин А.А., Шевченко А.В., Панфилов Е.Б. Исследование локальной адаптации сетки конечных элементов в задаче обтекания тела сверхзвуковым потоком // Труды МАИ. 2022. № 125. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=168165. DOI: 10.34759/trd-2022-125-06

  15. Shih T.H., Liou W.W., Shabbir A. et al. A new-eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows– model development and validation // Computers Fluids, 1995, no. 24 (3), pp. 227–238.

  16. Reynolds W.C. Fundamentals for turbulence modeling and simulation. Lecture Notes for Von Karman Institute Agard, 1987, Report № 755.

  17. Знаменская И.А., Гвоздева Л.Г., Знаменский Н.В. Методы визуализации в механике газа. - М.: МАИ, 2001. – 57 с.

  18. Поспишенко В.И., Прокопенко Е.А., Герасименко Е.Ю. Экспериментальный стенд для разработки и совершенствования перспективных методов контроля функционирования и испытаний жидкостных ракетных двигателей // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2020. № 673. С. 190–197.

  19. Прокопенко Е.А., Герасименко Е.Ю., Флора А.Н. Исследование процессов функционирования двигательных установок космических аппаратов с помощью стенда огневых испытаний модельных ЖРД малой тяги // I Всероссийская научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития современной науки по направлению «Малые космические аппараты» (Анапа, 29 июля 2021): сборник статей. – Анапа: ВИТ «ЭРА», 2021. C. 92–102.

  20. Галеев А.Г., Захаров Ю.В., Макаров В.П., Родченко В.В. Проектирование испытательных стендов для экспериментальной отработки объектов ракетно-космической техники. – М.: Изд-во МАИ, 2014. – 283 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход