А.В. Воронецкий, С.А. Сучков, Л.А. Филимонов
4
казывают предварительные расчеты, геометрические параметры
внутренней структуры (например, размер ячеек или слоев КТТ, фор-
ма поверхности канала КТТ) в значительной степени влияют на ско-
рость преобразования компонентов топлива. Механизм этого влия-
ния достаточно сложен и связан с зависимостью теплового потока к
поверхности КТТ как от абсолютных значений расходов испаряю-
щихся компонентов, так и от соотношения между ними. Отклонение
значения расхода окислителя или горючего от оптимального приво-
дит к изменению температуры газового потока и толщины газовой
завесы вблизи поверхности испаряющегося компонента КТТ. Соот-
ветственно изменяется величина теплового потока, поступающего к
поверхности КТТ.
Таким образом, формирование оптимальной внутренней структу-
ры КТТ дает определенную возможность управлять скоростью пре-
образования конденсированных компонентов топлива, что в конеч-
ном итоге позволит обеспечить требуемые тягово-импульсные харак-
теристики двигательной установки.
Численное моделирование рабочего процесса в РДКТТ базирует-
ся на полной системе уравнений Навье — Стокса для газа, записан-
ной в нестационарной осесимметричной форме, и уравнениях тепло-
и массопереноса для твердого топлива. Модель описывает нагрев,
плавление и испарение топлива, смешение компонентов, горение
топливной смеси и течение продуктов сгорания в камере и сопле. Си-
стема уравнений Навье — Стокса записана для четырех компонентов
(газообразные горючее и окислитель, продукты сгорания, инертный
газ) в предположении, что газ идеален, а химические реакции проте-
кают только в газовой фазе с бесконечно большой скоростью. Пред-
полагается также, что при плавлении на поверхности топлива образу-
ется жидкая пленка, а тепло- и массоперенос внутри пленки в
направлении, параллельном поверхности, пренебрежимо мал. Турбу-
лентность учитывается с помощью коэффициентов вязкости и тепло-
проводности газа, зависящих от параметров потока в соответствии с
выбранной моделью (используются модификация модели длины
смешения Ван Дрийста и стандартная
k
–
ε
-модель турбулентности).
Также учитывается радиационный теплообмен. Результатами расче-
тов являются распределения параметров газовой и твердой фаз по
сечению камеры сгорания в различные моменты времени.
Полная система уравнений Навье — Стокса для газа, записанная
в векторной форме, имеет вид [2]
(
) (
)
,
A R B X F S
t
x
r
r
∂σ ∂ − ∂ −
+
+
+ =
∂
∂
∂
(1)
