Исследование процессов гидродинамики в системах охлаждения жидкостных ракетных двигателей с аддитивными пористыми структурами


Авторы

Башарина Т. А.1*, Левина А. В.1**, Глебов С. Е.1***, Шматов Д. П.1****, Дроздов И. Г.2*****

1. ООО НПП «ИнтерПолярис», ул. Первомайская, д. 2, г. Нововоронеж, Воронежская обл., Россия, 396073
2. Воронежский государственный технический университет, ВГТУ, Московский проспект, 14, Воронеж, 394026, Россия

*e-mail: ta@interpolyaris.ru
**e-mail: levinaav@interpolyaris.ru
***e-mail: glebovse@interpolyaris.ru, se_glebov@mail.ru
****e-mail: shmatov@inlerpolyaris.ru
*****e-mail: rd-vgtu@mail.ru

Аннотация

Для повышения ресурса и энергетических характеристик ракетных двигателей внедряются инновационные конструкторские решения и новые технологии производства, совокупность которых отражена в системе охлаждения ракетного двигателя с пористыми структурами, изготовленными аддитивным способом. Проведены вычислительный эксперимент и исследовательские гидродинамические испытания охлаждающего тракта двигателя с аддитивными пористыми структурами. В ходе исследований методом полиномиальных аппроксимаций были определены критериальные зависимости вязкостного и инерционного коэффициентов сопротивления пористой структуры, изготовленной аддитивным способом. Доказана применимость законов теории фильтрации пористых тел в аддитивных пористых структурах с полной геометрической идентификацией путем постановки математической модели с учетом суперпозиции вязкостного и инерционного коэффициентов сопротивления. Установлено влияние степени анизотропии среды на достоверность вычислительного эксперимента при математической модели с учетом суперпозиции вязкостной и инерционной составляющей.

Ключевые слова:

жидкостный ракетный двигатель, пористая структура, тракт охлаждения, гидравлические исследования, математическое моделирование, гидродинамические испытания, аддитивное производство

Библиографический список

  1. Пелевин Ф.В., Пономарев А.В., Семенов П.Ю. К вопросу о применении пористых металлов в регенеративной системе охлаждения жидкостных ракетных двигателей // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 5. С. 10-19.

  2. Пелевин Ф.В., Авраамов Н.И., Орлин С.А., Синцов А.Л. Эффективность теплообмена в пористых элементах конструкций жидкостных ракетных двигателей // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4. С. 1-14.

  3. Ягодников Д.А., Александренков В.П., Ковалев К.Е., Григорьянц А.Г., Дренин А.А. Исследование гидравлических характеристик тракта охлаждения модельного жидкостного ракетного двигателя, изготовленного с применением аддитивной технологии селективного лазерного плавления // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 6. С. 41-52.

  4. Пелевин Ф.В., Пономарев А.В., Семенов П.Ю. Рекуперативный теплообменный аппарат с пористым металлом для жидкостного ракетного двигателя // Известия вузов. Машиностроение. 2015. № 6. С. 74-81.

  5. Артемов А.Л., Дядченко В.Ю., Лукьяшко А.В. и др. Отработка конструктивных и технологических решений для изготовления опытных образцов внутренней оболочки камеры сгорания многофункционального жидкостного ракетного двигателя с использованием аддитивных технологий // Космическая техника и технологии. 2017. № 1. С. 50-62.

  6. Пелевин Ф.В. Гидравлическое сопротивление пористых металлов // Известия вузов. Машиностроение. 2016. № 2. С. 42-52.

  7. Heat Transfer in Porous Media Applied to Liquid Rocket Engines. URL: https://www.researchgate.net/publication/312472090_Heat_Transfer_in_Porous_Media_Applied_to_Liquid_Rocket_Engines

  8. Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П. К оценке теплогидравлических характеристик пористых структур // 5-ая Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ-5). – М.: Изд-во МЭИ, 2010. Т. 5. С. 172–175.

  9. Поляев В.М., Майоров В.А., Васильев Л.Л. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементах конструкций летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1988. - 168 с.

  10. Белов С.В. Пористые металлы в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1981. - 247 с.

  11. Ротэрмель А.Р., Яшков С.А., Шевченко В.И. Экспериментальные исследование аэродинамических характеристик летательного аппарата в сверхзвуковой аэродинамической трубе СТ-3 с использованием программно-аппаратного комплекса // Труды МАИ. 2021. № 119. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=159783. DOI: 10.34759/trd-2021-119-06

  12. Ковалев П.И., Менде Н.П. Альбом сверхзвуковых течений. – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. - 251 с.

  13. Некрасов Б.Б. Гидравлика и ее применения на летательных аппаратах. - М.: Машиностроение, 1967. - 265 с.

  14. Фрик П.Г. Турбулентность: модели и подходы. - Пермь: ПГТУ, 1998. - 108 с.

  15. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1974. - 712 с.

  16. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик несущего винта вертолёта методом CFD // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=30875

  17. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Дрофа, 2003. - 846 с.

  18. Аникеев А.А., Молчанов А.М., Янышев Д.С. Основы вычислительного теплообмена и гидродинамика. - М.: МАИ, 2010. - 149 с.

  19. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. - 715 с.

  20. Бакланов А.В., Краснов С.Д., 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


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход