Тепловая и энергетическая эффективность до- и сверхзвуковых газовых завес в ракетных двигателях малой тяги

• Автор: Дружин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 213 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕННАЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ДО- И СВЕРХЗВУКОВЫХ ГАЗОВЫХ ЗАВЕС

1.1. Некоторые общие сведения о завесном охлаждении.

Обоснование выбора способа охлаждения и параметра эффективности завесы

1.2. Исследования завесного охлаждения на адиабатической стенке

1.2.1. Влияние основных факторов на характер течения .

1.2.2. Аналитические методы расчета газовых завес

1.2.3. Интегральные и численные методы расчета газовых завес
1.3. Исследования завесного охлаждения при наличии теплообмена
1.4 Особенности течения газовых завес в цилиндрических
каналах и соплах
1.5. Исследования газовых завес в условиях, характерных для ЖРД
1.6. Особенности распространения газовых завес в сверхзвуковом потоке
2. МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РДМТ С ГАЗОЗАВЕСНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

2.1. Основные допущения
2.2. Основные дифференциальные уравнения
2.3. Дополнительные соотношения для описания свойств рабочего тела
2.3 .1. Термодинамические свойства
2.3.2. Переносные свойства
2.3.3. Источниковые свойства
2.4. Численный метод решения системы дифференциальных уравнений
2.4.1. Описание численного метода
2.4.2. Конечно-разностные уравнения
2.5. Граничные условия
2.5.1. Входное сечение
2.5.2. Стенка камеры сгорания
2.5.3. Выходное сечение
2.5.4. Ось симметрии
2.6. Пакет прикладных программ
2.6.1. Методика оценки интегральных характеристик
2.6.2. Структура рабочей программы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
3:1. Экспериментальный стенд
3.1.1. Вакуумная система
3.1.2. Система подготовки, хранения и подачи топлива
3.1.3. Система управления
3.1.4. Система измерения, регистрации и автоматизированной обработки
экспериментальных данных

3.1.5. Вспомогательные стендовые системы
3.2. Объекты исследования
3.3. Методы исследования и методика обработки экспериментальных данных
3.3.1. Методы исследования энергетических характеристик и теплового состояния РДМТ
3.3.2. Метод определения концентрации вдуваемого газа
на стенке
3.3.3. Оценка погрешностей измерения основных параметров
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЗВУКОВЫХ ГАЗОВЫХ
ЗАВЕС В РДМТ
4.1. Энергетические параметры РДМТ при отсутствии газовой завесы
4.2. Результаты исследования РДМТ с дозвуковыми газовыми завесами
4.2.1. Влияние основных факторов на энергетические параметры
4.2.2. Тепловое состояние камеры и сопла
4.2.3. Начальный участок газовой завесы
4.2.4. Концентрация охладителя на стенке при вдуве кислорода в дозвуковые газовые завесы .
4.3. Результаты численного исследования рабочего процесса РДМТ с дозвуковыми газовыми завесами
4.4. Сравнительный анализ результатов расчетного и экспериментального исследования энергетических характеристик и теплового состояния РДМТ с дозвуковыми газовыми завесами
где Т - текущее значение температуры в слое.
Влияние угла подачи охладителя (угла между векторами скоростей вдуваемого и основного потоков в сечении щели) на эффективность завесы рассматривалось в работах /48...53/. Определено, что при прочих равных условиях увеличение угла подачи приводит к снижению эффективности завесы. При этом в /48/, например, обнаружено некоторое увеличение длины начального участка по мере роста угла подачи, что объясняется отрывом пограничного слоя от стенки и появлением вихревых зон в области за щелью. По данным /53/ изменение угла подачи завесного газа через щель по отношению к обтекаемой поверхности от 0° до 45° практически не сказывается на эффективности охлаждения. Дальнейшее увеличение угла подачи приводит к отрыву вдуваемого потока с последующим присоединением его к стенке, что значительно (до 40 %) снижает эффективность завесы, особенно при увеличении относительной скорости вдува.
Влияние ширины щели, толщины выходной кромки (козырька) и интенсивности турбулентности вдуваемого потока на эффективность завесы описано в /12, 18, 52, 54, 55/. Полученные результаты показывают, что при относительных скоростях истечения, близких к единице, эффективность завесы существенно зависит от размеров козырька и толщины пограничного слоя в сечении завесы и слабо зависит от интенсивности турбулентности вдуваемого потока. В /18, 45, 54/ отмечается, что относительное утолщение пограничного слоя основного потока над щелью незначительно снижает эффективность завесы. Однако, эти данные получены при наличии сравнительно толстого козырька над щелью (й/х>0,5), который мог способствовать дополнительной турбулизации потока и образованию вихревых течений в районе вдува. В тех случаях, когда толщина