Параметрическое исследование взаимодействия частиц конденсированной фазы с высокоэнтальпийным потоком воздуха в прямоточной камере сгорания
Авторы: Воронецкий А.В., Смоляга В.И., Арефьев К.Ю., Гусев А.А., Абрамов М.А.
Опубликовано в выпуске: #8(68)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-8-1663
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрены вопросы математического моделирования рабочего процесса в перспективных энергосиловых установках для внутриатмосферных летательных аппаратов, 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 газодинамического течения с учетом горения конденсированных частиц ВЭК в высокоэнтальпийном 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 конденсированных частиц, прогнозирования завершенности физико-химических процессов в реальных камерах и для разработки рекомендаций по повышению эффективности рабочего процесса в перспективных энергосиловых установках.
Литература
[1] Вареных Н.М., Шабунин А.И., Сарабьев В.И., Харисантов М.В., Шибанов С.В., Калинин С.В. Основные направления разработки твердых пиротехнических топлив для воздушно-реактивных двигателей с повышенными энергобаллистическими характеристиками. Боеприпасы и спецхимия, 2013, № 1, с. 44-50.
[2] Бакулин В.Н., Дубовкин Н.Ф., Котов В.Н., Сорокин В.А., Францкевич В.П., Яновский Л. С. Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей. Москва, Физматлит, 2009, 400 с.
[3] Kurth G., Bauer C., Hopfe N. Performance assessment for a throttleable ducted rocket powered lower tier interceptor. 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, AIAA Propulsion and Energy Forum, USA, Orlando, 27-29 July 2015 (AIAA 2015-4234), pp. 6407-6423.
[4] Александров В.Н., Быцкевич В.М., Верхоломов В.К. и др. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердых топливах. Основы теории и расчета. Москва, Академкнига, 2006, 343 с.
[5] Aver’kov I.S., Aleksandrov V.Yu., Arefev K.Yu., Voronetskii A.V., Gus’kov O.V., Prokhorov A.N., Yanovskii L.S. The influence of combustion efficiency on the characteristics of ramjets. High Temperature, 2016, vol. 54, issue 6, pp. 882-891. DOI 10.1134/S001851X16050047
[6] Воронецкий А.В. Метод сравнительной оценки эффективности горения мелкодисперсного конденсированного горючего в камерах РПД произвольной геометрии. Наука и образование: электрон. науч.-техн. изд., 2016, № 1. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/830993.html (дата обращения 15.05.2017).
[7] Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009, 432 с.
[8] Spalart P.R. Editorial RANS modeling into a second century. Special issue of international Journal of Computational Fluid Dynamics, 2009, vol. 23, no. 4, pp. 291-293.
[9] Трусов Б.Г. Программная система TERRA для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах. III Междунар. симпозиум "Горение и плазмохимия". Казахстан, Алма-Ата, 24-26 августа 2005. Изд-во Казахского ун-та, 2005, с. 52-57.
[10] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Прохоров А.Н., Федотова К.В., Шаров М.С., Яновский Л.С. Методика экспериментальных исследований эффективности рабочего процесса в высокоскоростных ПВРД газогенераторной схемы на твердых топливах. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 2, с. 65-74. DOI 10.18698/0536-1044-2016-2-65-75
[11] Ягодников Д.А., Лапицкий В.И., Сухов А.В., Томак В.И. Результаты морфологического, химического и дисперсного анализа конденсированных продуктов сгорания пиротехнических составов. Инженерный вестник, 2014, № 11. URL: http://engsi.ru/doc/743675.html (дата обращения 15.05.2017).
[12] Van Wie D., D’Alessio S., White M. Hypersonic airbreathing propulsion. Johns Hopkins APL Technical Digest, 2005, vol. 26, issue 4, pp. 430-437.
[13] Гремячкин В.М., Михальчук М.В. К теории горения частицы бора в воздухе. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2014, т. 15, вып. 5. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-5/articles/250 (дата обращения 15.05.2017).
[14] Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В., Логачаев В.С., Коротков А.И. Горение порошкообразных металлов в активных средах. Москва, Наука, 1972, 294 с.