3 / 12
Расчетно-теоретическое исследование взаимодействия…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1
2016 3
компактность и дешевизну, по сравнению с большими испыта-
тельными центрами (сверх- и гиперзвуковыми аэродинамическими
стендами);
возможность регулирования соотношения компонентов и полной
температуры потока;
наглядность получаемых данных испытания в отличие от
импульсных установок, где приходится прогнозировать дальнейшее
поведение потока и объекта испытаний.
Тем не менее при использовании ЖРД в качестве генератора ра-
бочего тела с заданными характеристиками возникает ряд специаль-
ных задач, в частности обеспечение безотрывного течения в сопле и
расчет механических нагрузок, действующих на модель и установоч-
ные приспособления. Для их решения в минимальные сроки и без ор-
ганизации дополнительных экспериментов целесообразно математи-
ческое моделирование и расчет интересующих параметров, которые
позволяют правильно выполнить настройку режимных параметров
стендового оборудования и по рассчитанным нагрузкам спроектиро-
вать и изготовить надежные элементы крепления модели к стапель-
ному оборудованию.
Цель настоящей работы заключается в математическом модели-
ровании обтекания модели профиля ЛА применительно к условиям
стендовых испытаний.
Описание математической модели и объекта исследования.
Объектом моделирования служила сверхзвуковая струя продуктов
сгорания керосина в воздухе, истекающая из конического сопла ЖРД
с диаметром минимального сечения 25 мм, диаметром выходного се-
чения 90 мм и полууглом раскрытия сопла
с
15
.
В качестве объекта испытания — модели профиля ЛА — взят
плоский угол с углом при вершине 8
о
(рис. 1).
В рамках данной научно-исследовательской работы проведено
численное моделирование проектируемого ГГ в универсальной про-
граммной системе конечно-элементного (МКЭ) анализа ANSYS 14.5 [7].
Первоначально был проведен термодинамический расчет продук-
тов сгорания керосина и воздуха с использованием программного
комплекса TERRA профессора Б.Г. Трусова [8]. Таким образом,
определены необходимые для моделирования внешнего обтекания
следующие характеристики рабочего тела:
полное давление в камере сгорания
к
15,8 МПа
p
;
показатель адиабаты
1,31
k
;
температура торможения в камере сгорания
к
1134 К
T
;
статическое давление на срезе сопла
a
p
0,0981 МПа;
газовая постоянная
287, 2 Дж (кг К).
R