Моделирование физико-химических процессов в прогретом слое смесевого твёрдого топлива с сухой поверхностью в довоспламенительный период

• Автор: Болкисев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 93 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Процессы в свободном объёме двигателя

1.1 Введение

1.2 Математическая модель

1.3 Результаты расчётов

1.4 Краткие выводы по разделу

2 Моделирование структуры топлива

2.1 Введение

2.2 Постановка задачи

2.3 Метод решения
2.4 Результаты расчётов
2.5 Краткие выводы по разделу
3 Инертный прогрев
3.1 Введение
3.2 Постановка задачи
3.3 Метод решения
3.4 Проверка корректности
3.5 Результаты расчётов
3.6 Краткие выводы по разделу
4 Расчёт химической кинетики
4.1 Введение
4.2 Особенности уравнений химической кинетики
4.3 Приближение квазистационарного состояния
4.4 Анализ метода с-С^ЭБ
4.5 Приближение частичного равновесия
4.6 Анализ метода с-РЕ
4.7 Краткие выводы по разделу
5 Пиролиз связующего
5.1 Введение
5.2 Экспериментальные данные
5.3 Упрощённая модель пиролиза в конденсированной фазе
5.4 Модель линейного пиролиза

5.5 Результаты расчётов
5.6 Основные выводы по разделу
6 Течение газа в порах связующего
6.1 Введение
6.2 Постановка задачи
6.3 Определение коэффициентов переноса
6.4 Метод решения
6.5 Проверка корректности
6.6 Результаты расчётов
6.7 Краткие выводы по разделу
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы исследования и степень её разработанности. Сме-севые твёрдые топлива (СТТ) нашли широкое применение в ракетной технике и за её пределами (например, в газогенераторных установках). При этом для каждого из приложений необходимы различные характеристики СТТ. Однако, чрезвычайная сложность процессов, сопровождающих воспламенение и горение топлива требует большого объёма дорогостоящей экспериментальной работы для получения топлива с заданными свойствами.
Дальнейшее усовершенствование составов смесевых топлив, способов зажигания и управления горением требует всё более подробного рассмотрения процессов, сопровождающих их воспламенение и горение.
Основы фундаментальной теории воспламенения и горения твёрдых топлив заложены в работах отечественных учёных Н. Н. Семёнова, Я. Б. Зельдовича, А. Ф. Беляева, Д. А. Франк-Каменецкого, В. Б Новожилова, А. Г. Мержанова, В. Н. Вилюнова и их зарубежных коллег М.Саммерфилда, Д. Б. Сполдинга, Ф. А. Вильямса, М. У. Бэкстеда.
На современном этапе возможности вычислительной техники позволили перейти к детальному моделированию процессов, протекающих при воспламенении и горении. Из таких можно выделить работы Г. М. Нотта, Т. Д. Джексона и Дж. Букмастера, посвящённые моделированию горения безме-талльного перхлоратного топлива с учётом его структуры; работы М. Л. Гросса и М. У. Таннера, посвящённые формулировке детальных механизмов химических превращений в газовой фазе, исследованию структуры пламени и моделированию агломерации алюминия; работы С. А. Рашковского, применившего статистический подход к описанию процессов, происходящих при горении СТТ, учитывая неоднородный и случайных характер его структуры; и работы
А. М. Липанова, сформулировавшего единую физико-химическую модель горения СТТ, охватывающую этапы от инертного прогрева топлива до выхода на квазистационарный режим горения. Разработкой теоретических основ детального моделирования занимались В. В. Калинин, В. К. Булгаков, В. И. Кодолов, Ю. М Милёхин, М. У. Бэкстед, Р. Л. Дерр, С. Ф. Прайс.
Эти работы опираются на богатый экспериментальный материал, предоставленный, в значительной степени, отечественными исследователями:

у, мкм

О 100 200 300
Рисунок 3.5 - Распределение температуры в сечении г
поверхности канала заряда
500 X, мкм
= 11,5 мкм, параллельном
у, мкм
Рисунок 3
100 200 300
Распределение температуры в сечении г = поверхности канала заряда
500 X, мкм
20 мкм, параллельном