Разработка методов моделирования рабочего процесса пульсирующего воздушно-реактивного двигателя с аэродинамическим клапаном

• Автор: Сейфетдинов, Руслан Бафаевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ рабочего процесса ПуВРД и методов его математического
моделирования
1.1 Анализ рабочего процесса ПуВРД
1.2 Анализ существующих подходов к математическому моделированию рабочего процесса ПуВРД. Преимущества, недостатки, условия применимости
1.3 Анализ конструкций ПуВРД с аэродинамическим клапаном
2 Теоретическое исследование особенностей рабочего процесса
ПуВРД с аэродинамическим клапаном
2.1 Методика трехмерного численного моделирования процессов смесеобразования, воспламенения, горения и течения методом контрольных объемов
2.2 Теоретическое исследование влияния скорости заряда на входе в камеру сгорания на процесс наполнения и горения
2.3 Теоретическое исследование формирования и эволюции контактного разрыва в резонансной трубе
2.4 Теоретическое исследование влияния И-образной формы резонансной трубы на форму и амплитуду волн давления
3 Разработка методики одномерного численного моделирования
рабочего процесса ПуВРД с аэродинамическим клапаном
3.1 Составление системы дифференциальных уравнений нестационарного движения рабочего тела в проточной части ПуВРД
3.2 Получение из системы дифференциальных уравнений системы
уравнений характеристик и уравнений совместности

3.3 Выявление типовых расчетных точек в проточной части
ПуВРД и разработка алгоритмов их численного расчета
3.4 Разработка математической модели квазиизохорного процесса теплоподвода в камере сгорания ПуВРД
3.5 Разработка замкнутого алгоритма численного расчета рабочего процесса ПуВРД
4 Экспериментальное исследование рабочего процесса ПуВРД с
аэродинамическим клапаном
4.1 Описание экспериментальной установки и системы измерения
4.2 Экспериментальное исследование временных реализаций давления и динамики процесса запуска модельного ПуВРД. Проверка адекватности разработанной методики расчета
Основные результаты и выводы Список использованных источников Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Расширение областей применения беспилотных летательных аппаратов (БЛА) приводит к необходимости разработки силовых установок различного типа, позволяющих успешно решать большой круг специфических задач. Основными типами двигателей, применяемых в составе силовых установок БЛА, являются поршневые, турбореактивные и пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД). Из перечисленных типов двигателей менее изученными до сих пор остаются ПуВРД. Практически исчерпанные возможности снижения удельного расхода топлива современных газотурбинных двигателей (ГТД), привели к тому, что проблема разработки современных ПуВРД стала актуальной. Более того интерес к созданию ПуВРД для БЛА вызывает ожидаемая простота конструкции, дешевизна и надежность двигателя.
Рисунок 1 - Термодинамические циклы в РУ - координатах /9, 10
цикл Брайтона (р=со«5/);
цикл ПуВРД (модифицированный цикл Гемфри)
Известно, что циклы с подводом теплоты при постоянном объеме являются термодинамически более выгодными. Это объясняется большей теплонапряженностью процесса горения, большей степенью расширения и большим значением термического КПД, чем при /?=соиУ. Однако процесс

клапана на 50%, десятикратного увеличения объема камеры сгорания и четырехкратного уменьшения длины резонансной трубы /15/.
р,КПа 120 100 80 60
О 0.05 0
Рисунок 1.17 - Временная реализация давления в камере сгорания при большей пропускной способности клапанов /15
р,КПа
Рисунок 1.18 - Временная реализация давления в камере сгорания при значительно меньшей пропускной способности клапанов /15
Из рисунков видно, что модель дает заведомо ложный результат, поскольку при изменении параметров аппарата пульсирующего горения в широком диапазоне степень демпфирования колебаний все равно остается существенной и устойчивые пульсаций давления не достигаются.
Рассмотренный в работе /14/ подход практически полностью копирует модель рабочего процесса аппарата пульсирующего горения предложенную ранее Аренсом в работе /16/. Различие заключается только в подходе к