Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Расчетное исследование эффективности системы подачи компонентов в модельном ракетном двигателе малой тяги на кислород-метане

Опубликовано: 18.10.2022

Авторы: Ковалёв К.Е., Федотова К.В., Ворожеева О.А.

Опубликовано в выпуске: #10(130)/2022

DOI: 10.18698/2308-6033-2022-10-2217

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Рассмотрен модельный ракетный двигатель малой тяги на экологически чистых газообразных компонентах кислород–метан в качестве научно-технического задела, полученного авторами в ходе предварительных экспериментальных исследований. Конструкция двигателя позволяет исследовать влияние конфигурации смесительного узла, а именно расположения отверстий подачи и наличия или отсутствия закрутки компонентов на эффективность процесса смешения. Численное моделирование, проведенное в трехмерной стационарной постановке «холодного» смешения газообразных кислорода и метана, основано на решении осредненных по Фавру уравнений Навье — Стокса, замкнутых моделью турбулентности k—ω-SST и уравнением состояния идеального газа. Приведены результаты расчета для различных конфигураций смесительного узла. Показано, что наиболее эффективным для рассматриваемого модельного ракетного двигателя малой тяги является способ подачи газообразных компонентов с закруткой в одном направлении.


Литература
[1] Андреев Е.А., Новиков А.В., Шацкий О.Е. Расчетное и экспериментальное исследование надежности запуска и выхода на режим ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах кислород + метан с электроискровым зажиганием. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 4 (64). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-4-1606
[2] Новиков А.В., Ягодников Д.А., Буркальцев В.А., Лапицкий В.И. Математическая модель и расчет характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан-кислород. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2004, спец. вып. «Теория и практика современного ракетного двигателестроения», с. 8–17.
[3] Ваулин С.Д., Салич В.Л. Методика проектирования высокоэффективных ракетных двигателей малой тяги на основе численного моделирования внутрикамерных процессов. Вестник ЮУрГУ. Сер. Машиностроение, 2012, № 12, с. 43–50.
[4] Салич В.Л. Математическое моделирование рабочего процесса камеры ракетного двигателя малой тяги на кислородно-водородном топливе. CAD/CAM/CAE Observer. Машиностроение и смежные области, 2015, № 7 (99), с. 31–36.
[5] Кочанов А.В., Клименко А.Г. Исследования проблем создания ракетных двигателей малой тяги на экологически чистых газообразных топливах. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2006, № 3, с. 64 73.
[6] Кутуев Р.Х., Лебедев И.Н., Салич В.Л. Разработка перспективных РДМТ на экологически чистых топливных композициях. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2009, № 3, с. 101–109.
[7] Чудина Ю.С., Боровик И.Н., Козлов А.А. Конструкция и огневые испытания кислородно-метанового двигателя тягой 200 Н. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2017, № 51, с. 26–38.
[8] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Расчетное исследование теплового состояния ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива кислород-метан, работающего в импульсном режиме. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн., 2014, № 11. с. 330–344.
[9] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Численное исследование влияния режимных параметров на тепловое состояние конструкции ракетного двигателя малой тяги на топливе кислород-метан при работе в импульсном режиме. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 1. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-1-1570
[10] Гарбарук А.В. Современные подходы к моделированию турбулентности. Санкт-Петербург, Изд-во Политехн. ун-та, 2016, 234 с.