Моделирование горения водорода в сверхзвуковом воздушном потоке с допущением об одностадийности химической реакции

Авторы: Мирошниченко С.А.
Опубликовано в выпуске: #1(66)/2022
DOI: 10.18698/2541-8009-2022-1-762
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Ключевые слова: математическая модель, горение, водород, сверхзвуковая камера сгорания, летательный аппарат, допущение, одностадийная химическая реакция, распределение
Опубликовано: 17.02.2022

Статья посвящена математическому моделированию рабочего процесса в сверхзвуковой прямоточной камере сгорания с использованием газообразного водорода в качестве горючего. При проведении расчета принято допущение об одностадийности химической реакции между кислородом и водородом. Полученное распределение давления вдоль стенки исследуемой сверхзвуковой камеры сгорания сопоставлено с экспериментальными данными. Проанализировано влияние тепловыделения на картину течения. Результаты исследования указывают на возможность использования одностадийной модели химической реакции между кислородом и водородом при проведении предварительных расчетов рабочего процесса в сверхзвуковой камере сгорания.

Литература

[1] Обносов Б.В., Сорокин В.А., ред. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твёрдом топливе. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012.

[2] Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. Т. 1. М., Машиностроение, 1989.

[3] Ванькова О.С., Гольдфельд М.А., Федорова Н.Н. Управление процессами воспламенения и стабилизации горения в сверхзвуковой камере сгорания. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 2016, т. 11, № 2, 46–55 с.

[4] Ванькова О.С., Федорова Н.Н. Математическое моделирование воспламенения водородо-воздушной смеси в каналах при сверхзвуковых скоростях потока. Динамика многофазных сред. Тр. XIV Всерос. семинара. Новосибирск, ИТПМ, 2015, с. 139.

[5] Карасев В.Н., Левин В.М. Моделирование тяговых характеристик прямоточного воздушно-реактивного двигателя для больших сверхзвуковых скоростей полета. Труды МАИ, 2013, № 64. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=36551

[6] Zheng Z., Le J. Parallel modeling of three-dimensional scramjet combustor and comparisons with experiment’s results. Int. Conf. Methods of Aerophysical Research, 2002, p. 8.

[7] Программные продукты ANSYS. cadfem-cis.ru: веб-сайт. URL: https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/ (дата обращения: 04.10.2021).

[8] Langtry R.B., Menter F.R. Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes. AIAA J., 2009, vol. 47, no. 12, pp. 2894–2906. DOI: https://doi.org/10.2514/1.42362

[9] Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л., Наука, 1975.

[10] Ertesvåg I.S., Magnussen B.F. The eddy dissipation turbulence energy cascade model. Combust. Sci. Technol., 2000, vol. 159, no. 1, pp. 213–235. DOI: https://doi.org/10.1080/00102200008935784