Интенсификация смешения компонентов топлива в газодинамической системе…
3
зазор
L
/
D
1
= 2, относительная глубина резонансной полости
S
/
D
1
=
13, углы γ = 11...13º и β = 4º, степень расширения сопла
D
2
/
D
1
= 2,5.
При этом средние по времени значения температуры
T
p
достигают
1500 K, а максимальные значения
T
p
— 2200 K.
Проведенное исследование процесса воспламенения топливной
смеси [5] показало, что на определенных режимах работы и при не-
равномерном распределении компонентов топливной смеси во вход-
ном сечении резонатора возможна ситуация, когда в его застойной
зоне концентрация горючего не достигает необходимого для воспла-
менения уровня в течение требуемого времени. В результате процесс
запуска ЖРД малой тяги существенно затягивается. Этот эффект
обусловлен недостаточным перемешиванием топливной смеси в ре-
зонансной полости вследствие молекулярно-диффузионного характе-
ра процесса.
В качестве одного из вариантов устранения этого негативного
эффекта рассматривается схема резонатора, когда в его торцевой ча-
сти выполняется отверстие диаметром
D
5
(см. рис. 1). В этом случае
небольшая часть высокотемпературных продуктов сгорания имеет
возможность попадать через это отверстие в камеру сгорания. Благо-
даря этому в резонаторе возникает малорасходный газовый проток и
существенно повышается интенсивность перемешивания в нем ком-
понентов топливной смеси. В момент, когда температура и состав
смеси в резонаторе достигают определенного уровня, происходит ее
воспламенение.
Основная задача работы — расчетное исследование процесса
смешения и последующего воспламенения композиции N
2
O/H
2
в не-
замкнутой резонансной полости ГСВ при различных значениях диа-
метра
D
5
отверстия в торцевой стенке резонатора в широком диапа-
зоне концентрационного состава подаваемой топливной смеси.
Моделирование течения в форкамере ГВЭС с ГСВ основано на
численном решении системы уравнений Навье — Стокса (в двумер-
ной нестационарной постановке) для многокомпонентной смеси [6] с
учетом химических реакций, сопровождающих процесс горения топ-
ливной композиции N
2
O/H
2
. Для описания макрокинетических про-
цессов использовалась модернизированная модель К.Дж. Яхимовско-
го [7], дополненная рекуррентными уравнениями прямых и обратных
реакций, имеющих место при разложении закиси азота.
Математическое моделирование позволило выявить особенности
течения газа в незамкнутой резонансной полости. Показано, что в
процессе приближения ударной волны к торцевой поверхности резо-
натора происходит истечение нагретого газа из отверстия
D
5
(рис. 2,
а
). После отражения ударной волны от торцевой поверхности
резонатора образуется веер волн разрежения и некоторое количество
