Численное моделирование внутренней баллистики в ракетных двигательных установках на криогенном твердом топливе
Авторы: Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А.
Опубликовано в выпуске: #4(16)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-4-694
Раздел: Машиностроение | Рубрика: Ракетно-космическая техника
Представлены результаты численного моделирования рабочего процесса в ракетном двигателе нового типа на криогенном твердом топливе (КТТ), которое содержит горючее и окислитель при температуре ниже их температуры плавления. Математическая модель рабочего процесса базируется на полной системе уравнений Навье - Стокса для газа (с учетом k-е-модели тубулентности) и уравнениях тепло- и массопереноса для твердого топлива, записанных в нестационарной осесимметричной форме. Расчеты выполнены для КТТ кислород + водород и кислород + метан. Рассмотрены дисковая и матричная схемы расположения топливных элементов канального заряда и проанализировано влияние их размеров на протекание рабочего процесса. Сделан вывод о невозможности реализации устойчивого горения топлива кислород + водород в данных условиях, однако показано, что использование топлива кислород + метан дает возможность реализации устойчивого рабочего процесса в камере сгорания и управления скоростью преобразования компонентов топлива путем задания определенной внутренней структуры КТТ. Рассмотрены также особенности рабочего процесса в гибридном ракетном двигателе принципиально нового класса на криогенном топливе, один из компонентов которого находится в жидком, а другой - в твердом агрегатном состоянии.
Литература
[1] Lo R.E. A Novel Kind of Solid Rocket Propellant. Aerospace Science and Technology, 1998, no. 6, pp. 359-367
[2] Hoffman K., Chiang S. Computational Fluid Dynamics. 2000, vol. 1-3
[3] Мартинузи Р., Поллард А. Исследование применимости различных моделей турбулентности для расчета турбулентных течений в трубах. Аэрокосмическая техника, 1989, № 9, с. 43-53
[4] Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. Москва, Энергоатомиздат, 1984, 152 с.