5
Численное моделирование газодинамики факела ракетных двигателей
потока, невозмущенного потока воздуха перед факелом и выходного
сечения сопла РДТТ:
cпутный поток (
Н
= 10 км):
3
0
22013 Па,
0, 414 кг / м ,
900 м / с,
M 3,
228 К,
0;
e
e
e
e
j
p
v
y
=
ρ =
=
= θ =
=
выходное сечение сопла:
2 3
2
2
2
3
Al O
CO
H O
O
51100 Па,
0,079 кг / м ,
2890 м / с, M 3,
2257 К,
0,08,
0,09,
0, 2,
0, 25,
0,18.
N
e
e
e
C
p
v
y
y
y
y
y
=
ρ =
=
=
θ =
=
=
=
=
=
Результаты расчетов показали, что разработанная методика позво-
ляет выявлять «тонкую» структуру газодинамических характеристик
факела, в частности, было установлено, что струя факела представля-
ет собой систему трех типов взаимопересекающихся косых скачков.
Первый тип скачка представляет собой ударную волну, образующую-
ся на границе раздела спутного потока и продуктов горения в факеле
двигательной установки. Второй тип — условная граница факела, ска-
чок образуется из-за определенного угла раскрывания раструба сопла
и конкретных значений вектора скорости продуктов горения в факеле.
Эти скачки в зоне истечения из сопла являются косыми ударными вол-
нами, а по мере удаления от выходного сечения сопла скачок становит-
ся прямым и очень медленно сужается к оси факела. Третий тип пред-
ставляет собой систему падающих и отраженных волн. Возникновение
этого типа скачков обусловлено скачком плотности продуктов горения
на срезе сопла и невозмущенного потока. Чем выше разность этих зна-
чений, тем больше значения скачка плотности и других параметров на
его фронте. Граница данного типа скачка имеет сложную конфигура-
цию — в зоне выхода из сопла она представляет собой конусоидаль-
ную поверхность. Отражаясь в носике конуса от оси симметрии факе-
ла, ударная волна движется по расходящемуся направлению к прямому
скачку. Встречаясь с прямым скачком, волна частично проходит через
него и движется параллельно первому косому скачку, а частично отра-
жается и движется под отрицательным углом снова в направлении оси
симметрии. При встрече с осью симметрии опять происходит отраже-
ние скачка и картина повторяется еще раз. В результате формируется
система многократно отраженных косых скачков.
Факт наличия такой системы скачков обычно достаточно хорошо
виден при полете ракет, и разработанный метод позволяет воспроизво-
