Методика нестационарного моделирования процессов горения в ракетном двигателе малой тяги на газообразном топливе кислород и водород


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Описана методика CFD-моделирования процессов горения в ракетном двигателе малой тяги, работающем на газообразных компонентах топлива: кислороде и водороде. Моделирование горения проводилось в нестационарной постановке с использованием программного обеспечения ANSYS CFX. Рассмотрены и описаны три известных механизма моделирования реакций горения кислорода и водорода. Отдельным результатом работы стал способ преобразования данных о свойствах газов, заданных через коэффициенты уравнения состояния Шомейта, в формат NASA-полиномов. Установлена возможность быстрого отыскания начального компонентного состава путём стационарного моделирования с использованием модели горения EDM. Описаны выявленные сложности применения модели горения FRC, связанные с большим разбросом исходных данных о скоростях химических реакций. Описан способ создания Flamelet-библиотеки встроенным в ANSYS CFX генератором CFX-RIF. Предложена методика моделирования нестационарных процессов горения в ракетном двигателе малой тяги на основе Flamelet-библиотеки. В ходе её апробации было выявлено циклическое движение поля температур в камере, напоминающее прецессию вихревого ядра потока. Предложенная методика может использоваться для изучения этого процесса и других нестационарных процессов в ракетных двигателях.

Об авторах

В. М. Зубанов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: waskes91@gmail.com

ассистент кафедры теории двигателей летательных аппаратов

Россия

Л. С. Шаблий

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: mlbp@yandex.ru

кандидат технических наук
доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов

Россия

Д. В. Степанов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: crey93@rambler.ru

студент

Россия

Список литературы

  1. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: учеб. для вузов. М.: Московский государственный технический университет, 2005. 488 c.
  2. Чванов В.К., Кашкаров А.М., Ромасенко Е.Н., Толстиков Л.А. Турбонасосные агрегаты ЖРД НПО «Энергомаш» // Конверсия в машиностроении. 2006. № 1. С. 15-21.
  3. Kozlov V.E., Chechet I.V., Matveev S.G., Titova N.S., Starik A.M. Modeling study of combustion and pollutant formation in HCCI engine operating on hydrogen rich fuel blends // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. V. 41, Iss. 5. P. 3689-3700. doi: 10.1016/j.ijhydene.2015.12.078
  4. Biryuk V., Kayukov S., Zvyagintsev V., Lysenko U. Ways of speed increase for internal combustion engine fuel injectors // Research Journal of Applied Sciences. 2014. V. 9, Iss. 11. P. 721-724. doi: 10.3923/rjasci.2014.721.724
  5. Егорычев В.С., Шаблий Л.С., Зубанов В.М. Моделирование внутрикамерного рабочего процесса РДМТ на газообразных кислороде и водороде в ANSYS CFX: учеб. пособие. Самара: Самарский университет, 2016. 136 с.
  6. Zubanov V., Egorychev V., Shabliy L. Design of Rocket Engine for Spacecraft Using CFD-Modeling // Procedia Engineering. 2015. V. 104. P. 29-35. doi: 10.1016/j.proeng.2015.04.093
  7. Gerasimov G.Ya., Shatalov O.P. Kinetic mechanism of combustion of hydrogen-oxygen mixtures // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2013. V. 86, Iss. 5. P. 987-995. doi: 10.1007/s10891-013-0919-7
  8. Matveev S.S., Zubrilin I.A., Orlov M.Y., Matveev S.G. Numerical investigation of the influence of flow parameters nonuniformity at the diffuser inlet on characteristics of the GTE annular combustion chamber // ASME Turbo Expo 2015: Turbine Technical Conference and Exposition. 2015. V. 4A. doi: 10.1115/gt2015-42676
  9. NIST Chemistry WebBook. http://webbook.nist.gov/chemistry/
  10. Chase M.W. NIST-JANAF Themochemical Tables. New York: American Chemical Society and the American Institute of Physics for the National Institute of Standards and Technology, 1998. 1961 p.
  11. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide, 2011.
  12. Гардинер У. Химия горения. М.: Мир, 1988. 351 с.
  13. ANSYS FLUENT User's Guide, 2011.
  14. Zubanov V.M., Shabliy L.S., Krivcov A.V. Rational technique for multistage centrifugal pump CFD-modeling // ASME Turbo Expo 2015: Turbine Technical Conference and Exposition. 2015. V. 2B. doi: 10.1115/gt2015-42070

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2017

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах