Моделирование нестационарных газодинамических процессов в твердотопливных газогенераторах различного функционального назначения

• Автор: Блинов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Математические модели нестационарных газодинамических процессов в областях сложной формы
1.1 Уравнения газовой динамики. Основные соотношения
1.2 Методы решения задач газовой динамики
1.3 Особенности реализации метода С.К. Годунова в задачах о процессах в газогенераторных системах
1.4 Особенности реализации алгоритмов метода крупных частиц в задачах о процессах в газогенераторных системах
1.5 Описание геометрии расчетной области
1.6 Нульмерная модель процессов в газогенераторных системах
1.7 Осесимметричная модель процессов в газогенераторных системах
1.8 Реализация вычислительных алгоритмов в пакете программ
Выводы по главе 1
Глава 2 Тестирование вычислительных алгоритмов
2.1 Выбор тестовых задач
2.2 Задаче о распаде произвольного разрыва в канале постоянного сечения
2.3 Задача отсечения тяги в корпусе ракетного двигателя
Выводы по главе 2
Глава 3 Процессы зажигания в твердотопливном газогенераторе
3.1 Применение твердотопливных газогенераторов
3.2 Математическая модель процессов работы ГГТТ
3.3 Исследование закономерностей развития нестационарных
газодинамических процессов на начальном этапе работы ГТТТ
3.4 Прогрев топлива и распространение пламени по заряду
3.5 Влияние местоположения воспламенителя на характер зажигания топлива
Выводы по главе 3
Глава 4 Моделирование процессов раскрытия автомобильной подушки безопасности
4.1 Система пассивной безопасности автомобиля. Эволюция
конструкции подушки безопасности
4.2 Конструкция и принцип работы подушки безопасности
4.3 Модели раскрытия подушки. Оптимальные параметры
газогенератора
4.4 Математическая модель процессов раскрытия подушки
безопасности
4.5 Тестирование задачи о раскрытии подушки безопасности
4.6 Анализ процесса раскрытия фронтальной подушки безопасности
4.7 Анализ влияния осевых и радиальных скоростей на развитие процессов
4.8 Распределение температур внутри оболочки подушки безопасности
4.9 Скорость раскрытия подушки безопасности
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
Обозначения:
/ - время процесса;
р — плотность газа (продуктов сгорания); р - давление газа;
Е ~ энергия газа;
Т - температура газа;
Я - теплосодержание газа; и - скорость движения газа;
а - массовые концентрации компонентов газовой смеси;
Я - газовая постоянная газа;
сР,Су — удельные теплоемкости газа при постоянном давлении и при постоянном объеме соответственно;
р, у, Л — динамическая вязкость, кинематическая вязкость и коэффициент теплопроводности газа соответственно;
д,а - тепловой поток и коэффициент теплоотдачи соответственно;
Рг, N11, Пе, Ог - критерии подобия Прандтля, Нуссельта, Рейнольдса, Грасгофа соответственно;
С - секундный массовый расход газа;
Ш - объем;
Е,Б - площадь поперечного сечения;
Подстрочные индексы:
в — параметры, относящиеся к воспламенителю; т - параметры, относящиеся к топливу; і — номер рассчитываемой области.
Сокращения:
ГГТТ — газогенератор твердого топлива;
ТРДУ - твердотопливный двигатель управления;
РДТТ - ракетный двигатель твердого топлива.

благодаря ориентации граней вдоль направления осей. Однако при задании криволинейной области необходимо исключать из расчета граничные «дробные» ячейки, имеющие менее половины своего реального объема (на рисунке 1.5 - это незаштрихованные области), что отрицательно сказывается на точности описания границ. Увеличение числа расчетных узлов позволяет повысить точность, но вместе с тем увеличивает время расчета.
Рисунок 1.4 - Произвольная криволинейная область
Рисунок 1.5 — Фиксированная сетка с одинаковыми ячейками
Другим подходом по уточнению границ криволинейной области является применение фиксированной нерегулярной сетки с локальным встраиванием на границах более мелких ячеек (рисунок 1.6), что позволяет сократить время расчета за счет введения дополнительных узлов не на всей расчетной области, а только на её части. В [126, 129] описывается двухмерная методика построения нерегулярных сеток с произвольными прямолинейными многогранниками и её применение для расчета задач нестационарной газовой динамики. Нерегулярные сетки, состоящие из ячеек различной геометрической формы, описываются в работе [90]. Построение нерегулярных сеток из ячеек Дирихле для расчета течения умеренно разреженного газа может быть найдено в [1].
Тилляевой Н.И. в работе [106] для решения задач газовой динамики с помощью модифицированного метода С.К. Годунова применялись