Численное моделирование течения продуктов сгорания энергетического конденсированного материала в проточном тракте с учетом эрозионного эффекта

Авторы: Гоголь Д.В., Коптев И.И.
Опубликовано в выпуске: #1(78)/2023
DOI: 10.18698/2541-8009-2023-1-860
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Ключевые слова: энергетический конденсированный материал, вычислительная гидрогазодинамика, внутрибаллистические характеристики, численное моделирование, аблирующее покрытие, энергетическая силовая установка, высокотемпературные продукты сгорания, потери расхода
Опубликовано: 16.02.2023

Исследованы проблемы численного моделирования течения в каналах сложной и переменной по времени геометрии, а также актуальность расчета потерь в проточных трактах двигателя. Изучен закон скорости уноса аблирующего покрытия Вьеля (Vieille’s), рассмотрена возможность его применения в рассматриваемой задаче. Выполнено численное моделирование течения высокотемпературных продуктов сгорания энергетического конденсированного материала в канале сложной переменной во времени формы с застойными зонами в программном комплексе ANSYS Fluent. На основе результатов расчета оценены погрешности определения расхода на разных этапах работы двигателя, проведен анализ эпюр течения в переменном по времени газовом тракте.

Литература

[1] Кирюшкин А.Е., Миньков Л.Л. Численное решение двумерных уравнений газовой динамики с подвижными границами на неподвижной вычислительной сетке на примере задач внутренней баллистики РДТТ. В: Все грани математики и механики. Томск, ТГУ, 2017, с. 168–176.

[2] Тененев В.А., Русяк И.Г., НефедоВ Д.Г. и др. Программа для численного расчета внутренней баллистики для трубчатого заряда в пространственной осесимметричной постановке. Свид. о гос. рег. прог. для ЭВМ RU 2022611840. Заявл. 26.01.2022, опубл. 02.02.2022.

[3] Кирюшкин А.Е., Миньков Л.Л. Моделирование внутрикамерных процессов в ракетном двигателе на твердом топливе с учетом движения поверхности горения. Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, 2021, № 71, с. 90–105.

[4] Димитриенко Ю.И., Захаров А.А., Коряков М.Н. Компьютерное моделирование нестационарных трехмерных процессов горения зарядов и течения продуктов сгорания в трактах РДТТ. Мат. XII Межд конф. NPNJ

[5] Егоров М.Ю., Егоров С.М., Егоров Д.М. и др. Численное моделирование нестационарных и нелинейных внутрикамерных процессов при срабатывании ракетного двигателя на твердом топливе специального назначения. часть 1. постановка вычислительного эксперимента. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2016, № 47, с. 53–72.

[6] Милёхин Ю.М., Ключников А.Н., Попов В.С. Сопряженная задача моделирования внутрибаллистических характеристик бессопловых РДТТ. Физика горения и взрыва, 2013, т. 49, № 5, с. 77–85.

[7] Сабденов К.О., Ерзада М. Моделирование горения твердых высокоэнергетических материалов с учетом эрозионных эффектов. Физика горения и взрыва, 2019, т. 55, № 2, с. 38–49. DOI: https://doi.org/10.15372/FGV20190204

[8] Ерохнн Б.Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ. М., Машиностроение, 1991.

[9] Alanyalioglu C.O., Özyörük Y. Fully transient conjugate analysis of silica-phenolic charring ablation coupled with interior ballistics. AIAA Propulsion and Energy Forum, 2019. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2019-3958

[10] Коротеев А.С., ред. Газодинамические и теплофизические процессы в ракетных двигателях твердого топлива. М., Машиностроение, 2004.