3 / 11
Расчетное исследование газодинамических процессов при запуске двигательной установки
Инженерный журнал: наука и инновации
# 4·2016 3
Постановка задачи.
Первой из поставленных задач являлось ис-
следование запуска РДЭО в затопленное пространство. На основе дан-
ного исследования было изучено влияние параметров, определяющих
работу ДУ, на характеристики сопутствующих ударно-волновых про-
цессов. В качестве определяющих параметров были выбраны давление
вылета заглушки, градиент давления, а также высота полета ракеты-
носителя. Давление вылета заглушки принималось равным 0,5; 1,0 и
1,5 МПа; градиент давления задавался равным 50, 100 и 150 МПа/с; вы-
сота, определяющая внешние условия, принимала значения 0, 10 и
20 км. Параметры выдуваемого газа: показатель адиабаты
κ
= 1,17;
газовая постоянная
R
= 307 Дж/(кг · K); температура в камере сгорания
РДЭО
0
Т
= 3100 K. Принималось допущение о линейном законе измене-
ния давления в камере сгорания до максимального значения
p
0max
= 10 МПа. Во всех расчетах из модели был исключен процесс
формирования струи в камере сгорания и в качестве граничных усло-
вий задавались параметры в критическом сечении сопла. Полагалось,
что в критическом сечении поток равномерный, направленный пер-
пендикулярно к сечению, и число Maxa М
кр
= 1 по всему сечению.
В силу симметричности обтекания выбрана расчетная область,
включающая в себя одно из четырех сопел двигательной системы,
симметрично расположенных относительно оси САС; относительно
плоскостей
XOY
и
XOZ
связанной системы координат поставлены
граничные условия симметрии. Трехуровневая расчетная сетка вы-
брана исходя из наилучшего разрешения в области формирования
струи в сопле, в теле струи при ее выходе из сопла, а также в обла-
стях взаимодействия струи с поверхностью.
На следующем этапе работы рассматривалось взаимодействие
струи, истекающей из ОРД, с преградой, в качестве которой высту-
пала попадающая в область дей-
ствия струи поверхность сопла
РДЭО (см. рис. 1). Использовались
следующие параметры рабочего газа
ОРД:
κ
= 1,16;
R
= 295,7 Дж/(кг · K);
ОРД
0
Т
= 3070 K. Режим работы двига-
теля моделировался зависимостью
р
(
τ
), представленной на рис. 3. Ис-
пользована расчетная сетка, анало-
гичная той, которая применялась
при решении первой задачи (рис. 4).
Рис. 3.
Зависимость давления в ка-
мере сгорания от времени запуска