2 / 11
О.А. Ворожеева, Д.А. Ягодников
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2017
критического сечения и других теплонапряженных областях основы-
ваются на анализе температуры ПС в непосредственной близости от
огневой стенки камеры сгорания РДМТ.
Вторая форма реализации — специальные авторские компьютерные
коды. В работах [5, 6] изложены математические модели теплового со-
стояния РДМТ применительно к непрерывному режиму работы. Необ-
ходимо отметить, что данные модели неприменимы для описания им-
пульсного режима работы РДМТ, а также для оценки по времени
изменения температуры огневой стенки и элементов конструкции
камеры.
Поскольку в большинстве существующих математических моде-
лей рассматривается непрерывный режим работы РДМТ, становится
актуальным создание методик расчета теплового состояния кон-
струкции РДМТ, работающего в импульсном режиме, а также иссле-
дование влияния различных параметров на тепловое состояние эле-
ментов конструкции РДМТ.
В связи с описанными обстоятельствами целью работы является
создание методики расчета теплового состояния РДМТ при импульс-
ном режиме, а также выявление наиболее теплонапряженных участ-
ков огневой стенки камеры двигателя.
Термодинамические расчеты горения топлива.
Для парамет-
рического исследования на начальном этапе проведены расчеты
в программном комплексе «ASTRA» в предположении заморожен-
ного состава ПС от входа в сужающуюся часть сопла с целью опреде-
ления температуры
*
,
T
состава и основных теплофизических свойств
ПС в камере сгорания для рассматриваемых компонентов топлива
в зависимости от коэффициента избытка окислителя
и давления
в камере сгорания
p
к
.
Максимум температуры ПС в камере сгорания получен для
коэффициента избытка окислителя
0, 93
α ≈
(рис. 1). При этом в диа-
пазоне
0,55 2, 50
α = …
температура ПС меняется от 2 800 до 3 415 K.
Отметим, что с ростом давления температура
*
T
увеличивается не-
значительно (максимально на 7 %).
В рассматриваемом диапазоне значений коэффициента избытка
окислителя
0, 05 2,50
α = …
основными газообразными соединени-
ями, возникающими в процессе горения метана в кислороде, являют-
ся водород (H
2
), угарный газ (CO), пары воды (H
2
O) и углекислый газ
(CO
2
). Также в продуктах сгорания присутствует метан (CH
4
), не
вступивший в реакцию. Для представления о количественном содер-
жании указанных соединений в ПС на рис. 2 приведены зависимости
их массовых долей от коэффициента избытка окислителя
α
для
к
1, 0
=
p
МПа.