Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017 1
УДК 629.7.036
DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1663
Параметрическое исследование
взаимодействия частиц конденсированной фазы
с высокоэнтальпийным потоком воздуха
в прямоточной камере сгорания
© А.В. Воронецкий
1
, В.И. Смоляга
2
, К.Ю. Арефьев
1
,
А.А. Гусев
1
, М.А. Абрамов
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
АО «НПО «Сплав», Тула, 300004, Россия
Рассмотрены вопросы математического моделирования рабочего процесса в пер-
спективных энергосиловых установках для внутриатмосферных летательных ап-
паратов, использующих топлива на основе высокометаллизированных энергоемких
композиций (ВЭК). Разработанная и реализованная в специализированном модуле
математическая модель позволяет адаптировать программный пакет ANSYS
Fluent для проведения имитационного моделирования двухфазного газодинамиче-
ского течения с учетом горения конденсированных частиц ВЭК в высокоэнталь-
пийном воздушном потоке. Проведены параметрические расчеты, в результате
которых получены закономерности изменения коэффициента полноты сгорания
частиц от соотношения компонентов, условий двухфазного смесеобразования
и эмпирических констант в законе горения. Рассмотрены случаи подачи частиц
как со стенки камеры сгорания, так и по оси потока. Полученные данные могут
быть использованы для уточнения эмпирических законов горения конденсирован-
ных частиц, прогнозирования завершенности физико-химических процессов в ре-
альных камерах и для разработки рекомендаций по повышению эффективности
рабочего процесса в перспективных энергосиловых установках.
Ключевые слова:
математическое моделирование, конденсированные частицы го-
рючего, воздушный поток, схема смесеобразования, эмпирический закон горения
Введение.
Создание перспективных энергосиловых установок
для внутриатмосферных летательных аппаратов связано с использо-
ванием топлив на основе высокометаллизированных энергоемких
композиций (ВЭК). Следует отметить, что современные ВЭК на
50…70 % по массе [1, 2] состоят из мелкодисперсных порошков
энергоемких компонентов (МПЭК) на основе соединений бора, маг-
ния, алюминия, углерода.
При использовании ВЭК в прямоточных камерах сгорания (КС)
чаще всего проходит двухстадийный рабочий процесс [3, 4], в кото-
ром первая стадия заключается в первичном горении (газификации)
ВЭК в газогенераторе, а на второй стадии происходит взаимодей-
ствие газифицированного ВЭК с высокоэнтальпийным воздушным
потоком в КС. Несмотря на то что продукты первичного горения
ВЭК содержат конденсированные частицы МПЭК, для их обозначе-