Численно исследован рабочий процесс в модельном ракетном двигателе малой тяги на газообразных компонентах кислород — метан, основанный на результатах предварительного расчетного анализа эффективности системы подачи компонентов. Проведено численное моделирование горения предварительно не подготовленной кислород-метановой смеси с применением подходов быстрой химии, а именно моделей диссипации вихря (EDM), химического равновесия и тонкого фронта пламени (flamelet). Для описания протекающих при горении химических процессов использован квазиглобальный двустадийный механизм Вестбрука и Драйера, редуцированный кинетический механизм Джонса — Линдштедта с поправками Фрассольдати и механизм GRI Mech 3.0. Проведены расчеты в двухмерной и трехмерной постановках диффузионного горения газообразного кислорода и метана. Представлены результаты параметрического исследования при коэффициентах избытка окислителя α, равного 0,7; 1,0; 1,2 полей концентраций и температуры соответственно. Показано, что применение математической модели на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье — Стокса, замкнутых моделью турбулентности типа k – ω SST, дополненной моделью flamelet на основе механизма GRI Mech 3.0 с учетом теплообмена излучением, позволяет получить удов-летворительную сходимость с результатами экспериментального исследования и проводить качественную оценку рабочего процесса в двигателях данного типа.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-3410.2022.4