WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ Математическое моделирование рабочего процесса камеры ...»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ

Математическое моделирование

рабочего процесса камеры ракетного двигателя

малой тяги на кислородно-водородном топливе

В.Л. Салич, Южно-Уральский государственный университет (НИУ)

В статье представлены полученные в ходе РДМТ, успешно применялось математическое модеисследований рекомендации, касающи- лирование, например [3–8].

еся математического моделирования процессов в С помощью численного моделирования внуткамерах кислородно-водородных ракетных дви- рикамерных процессов средствами пакета ANSYS гателей малой тяги (РДМТ): выбор модели тур- CFX автором была получена высокоэффективбулентности, модели горения, типа и размерности ная конструкция камеры РДМТ, прошедшая зарасчетной сетки, определение параметров камеры тем огневые испытания, подтвердившие высокие РДМТ по результатам численного моделирования. энергетические характеристики. В работах [5–7] Характеристики камеры сопоставляются на раз- представлена математическая модель, описываюличных режимах, полученных экспериментально щая течение многокомпонентного гомогенного раи по результатам численного моделирования. бочего тела в камере с учетом смесеобразования и химических реакций, результаты моделирования



1. Введение рабочего процесса в камерах различных конструкСовременные тенденции использования в ракет- ций. В процессе численных экспериментов автором была получена конструкция КВ-16, обеспечино-космической технике экологически безопасных и высокоэнергетических компонентов топлива не- вающая высокую полноту сгорания в ядре потока избежно приведут к востребованности ракетных с реализацией вблизи элементов конструкции обдвигателей малой тяги на кислородно-водородном ластей с пониженной температурой. Расчеты протопливе. Необходимость обеспечения высоких ди- водились на суперкомпьютере “Торнадо” Южнонамических характеристик РДМТ требует подачи Уральского государственного университета в квана вход в двигатели криогенных компонентов топ- зистационарной постановке с распараллеливанием лива в газифицированном виде. на 31 ядро.

Современные РДМТ включают в себя камеру, За критерий установления было принято рауправляющие топливные клапаны, стабилизаторы венство суммарного расхода компонентов топлива расхода. В зависимости от назначения и требова- на входе и выходе из камеры. При размерности ний заказчика двигатель также может включать и расчетной сетки ~ 3 млн. ячеек, расчет одного варяд других элементов [1,2]. рианта камеры длился ~ 1.5 часа. Результаты моПринимая во внимание возможность примене- делирования различных вариантов конструкции ния в РДМТ управляющих клапанов 6РТ200 раз- представлены в работе [6].

В настоящей статье работки НИИМаш [2], а также наличие опыта представлены полученные в ходе исследований по разработке и производству стабилизаторов рекомендации, касающиеся моделирования прорасхода, можно сказать, что основной и наиболее цессов в камерах кислородно-водородных РДМТ:

сложной задачей является создание камеры, обес- выбор модели турбулентности, модели горения, печивающей высокие энергетические характерис- типа и размерности расчетной сетки, определение тики при допустимом тепловом состоянии элемен- параметров камеры РДМТ по результатам чистов конструкции. Задача осложняется тем, что в ленного моделирования. Характеристики камеры РДМТ нежелательно применение регенеративного сопоставляются на различных режимах, полученохлаждения, традиционного для двигателей боль- ных экспериментально и по результатам численноших и средних тяг, поскольку это ухудшает ди- го моделирования.

намические характеристики. Поэтому для успешМоделирование турбулентности ного решения задачи создания высокоэффективной камеры РДМТ необходим выбор системы подачи, В настоящее время модели на основе гипотезы формирующей взаимное течение, перемешивание турбулентной вязкости часто применяются в ини взаимодействие компонентов топлива в объеме женерной практике и рекомендуются для решекамеры с достижением высокой полноты сгорания ния задач с учетом горения [9]. Недостатком татоплива при допустимом тепловом состоянии эле- ких моделей является то, что предположение об ментов конструкции, что значительно осложняется изотропности турбулентных параметров не всегда характерными для камер РДМТ ограниченном чис- может быть применено для закрученных течеле смесительных элементов и малыми размерами ний [10], используемых в камерах РДМТ для инконструкции. тенсификации процессов. С целью исследования К настоящему времени имеются работы, где влияния моделей турбулентности на результаты для изучения процессов, происходящих в камерах моделирования, автором была создана расчетная

–  –  –

является подача в камеру значительной доли расхода водорода вблизи периферии в закрученном виде и с высокой скоростью. Поэтому было принято решение проводить экспериментальные исследования с замером тяги.

Изготовленная камера КВ-16 прошла огневые испытания (рис. 9), которые подтвердили её работоспособность при длительных включениях на режимах с km 6 (десятки секунд). Длительность пусков при km 6 составляла ~ 1 с.

В табл. 1 представлены некоторые результаты испытаний, где km – массовое соотношение Рис. 10. Сравнение расчетных компонентов топлива, – коэффициент избытка и экспериментальных данных Табл. 1

–  –  –

3.55 (0.444) 0.026780 62.53 79.20 2 958 3 475 0.851 0.898 80.76 1.97 5.59 (0.699) 0.024938 54.18 70.86 2 841 3 230 0.880 0.928 71.21 0.49 6.66 (0.833) 0.024632 50.06 66.70 2 709 3 090 0.877 0.925 68.06 2.04 7.11 (0.889) 0.024193 49.29 66.00 2 727 3 040 0.897 0.946 65.15 1.28 7.53 (0.941) 0.023884 48.50 65.17 2 729 2 999 0.910 0.960 63.86 2.01

–  –  –

Рис. 12. Распределение осевой составляющей скорости на срезе сопла камеры КВ-16 вдоль диаметральной линии: a) фактическое сопло; b) коническое сопло, km=3.55 Рис. 13. Распределение статического давления на срезе сопла камеры КВ-16 вдоль диаметральной линии: a) фактическое сопло; b) коническое сопло, km=3.55 CAD/CAm/CAe Observer #7 (99) / 2015 С целью более детального анализа были прове- 1. Применение численного моделирования продены расчеты камеры КВ-16 с коническим соплом, цессов позволяет при минимальных финансовых имеющим полуугол раскрытия 10° при тех же диа- затратах создать в короткий срок высокоэффективметрах минимального сечения и среза сопла для ную конструкцию камеры кислородно-водородного режима с km = 3.55. РДМТ.

Результаты расчета представлены на 2. В ходе работы разработаны рекомендации, рис. 1113. Как видим, эффективность фактичес- касающиеся выбора моделей турбулентности, хикого сопла гораздо ниже конического. При этом мического взаимодействия, типа и размерности тяга, определенная для сопла с углом 10 соста- расчетной сетки в процессе моделирования процесвила = 87,81 H, что соответствует удельно- сов в РДМТ на кислородно-водородном топливе.

му импульсу = 3278 м/с и коэффициенту 3. Проведенные экспериментальные исследоваудельного импульса 0.94. По последнему значе- ния подтвердили высокие энергетические характению можно сделать заключение о достижении ристики созданного РДМТ.

предельных для класса РДМТ энергетических 4. Наблюдается хорошая сходимость эксперименхарактеристик. тальных данных с результатами моделирования.

5. Наглядно продемонстрирована возможность Заключение замены натурных испытаний численным экспериПодводя итоги выполненной работы, можно от- ментом в процессе создания РДМТ на газообразметить следующее: ных компонентах топлива.

–  –  –



 


Похожие работы:

«Техникалыќ єылымдар 5. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987.– 192 c.6. Клименко Ю. В. Электроконтактная наплавка. М.: Металлургия, 1998. 128 с. REFERENCES 1. The use of modern materials for the manufacture and repair of machinery parts /N.R. Scholl, V.D. Losev, L.Y. Ikonnikova, V.Y. Prokhorov. – Ukhta: UGTU, 2004. 251 p. 2. Tolstov I.A., Korotkov V.A. Handbook on surfacing. – Chelyabinsk: Metallurgy, 1990. 341 p. 3. Ginberg A.M. Increasing...»

«БИБЛИОТЕКА БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 06-08/2015 Библиографический список литературы поступившей в фонд библиотеки за июнь-август 2015 года Могилев 2015 Новые книги: библиограф. список лит., поступившей в фонд библиотеки за июнь-август 2015 г./ сост.: В. В. Малинин. —2015.— № 6-8. — 11с. В этом выпуске Предисловие..4 Газовое хозяйство..5 Управление и планирование в экономике.5 Торговля..7 Общее машиностроение..8 Электротехника..8 Технология механообработки в целом.9 Транспорт..9...»

«МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКА В МАШИНОСТРОЕНИИ УДК 620 192 63 МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ РАДИОГРАФИЧЕСКИХ ПЛЕНОК Е.И. Косарина, А.В. Степанов, А.А. Демидов, О.А. ВИАМ, Москва, Российская Федерация e-mail: kosar@mail.ru; avsavia@yandex.ru; lagazz@yandex.ru; Fess.m.d@gmail.com; rentgen_lab22@viam.ru В соответствии с европейскими нормами ЕN 584-1:2006 радиографические пленки делятся на шесть классов С1-С6. Важной задачей является выявление соответствия радиографической пленки тому или иному классу по...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ ИМ. А.А. БЛАГОНРАВОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИМАШ РАН) создан в 1938 г. ИМАШ РАН — ведущий в стране научный центр, решающий фундаментальные научные проблемы машиноведения. Разработки ИМАШ РАН известны и признаны во всем мире. Результаты фундаментальных исследований Института на протяжении всей его...»

«http://www.icetrade.by/tenders/print_view/236833?ajax=1 Процедура закупки № 2015-236833 Открытый конкурс Общая информация Отрасль Машиностроение Станкостроение Краткое описание Станок зубофрезерный для обработки прямозубых и косозубых колёс, звёздочек, предмета закупки червячных колёс червячными фрезами методом обката. (технические требования и комплектация согласно Приложению 1 к настоящей документации) Сведения о заказчике, организаторе Полное наименование Открытое акционерное общество...»





Загрузка...


 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.