Разработка методов расчета рабочего процесса камер дожигания ракетно-прямоточных двигателей на твердых топливах на основе вихревой механики перемежающихся сред

• Автор: Подвальный, Артем Михайлович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения, индексы и сокращения

Введение
Глава 1. Обзор экспериментальных работ по диффузионному горению в камерах дожигания РПДТ
1.1. Обзор существующих комбинированных отечественных и зарубежных схем РДТТ и РПДТ 1980-2010 гг. с камерами диффузионного дожигания маршевого твердого заряда топливо-горючего
1.2. Обзор существующих схем газогенератора в качестве первого контура первичного режима горения заряда топливо-горючего классических РПДТ и основных результатов их экспериментальной отработки
1.3. Обзор существующих схем камеры дожигания РПДТ в качестве второго контура двухконтурной КС двухрежимного КСУ и основных результатов их экспериментальной отработки

1.4. Обзор возможных других видов применения факелов дожигания

Глава 2. Физико-математические основы камер дожигания РПДТ

2.1 .Физические представления вихревой механики

перемежающихся сред

2.1.1. Этапы развития вихревых моделей вихревой механики
перемежающихся сред
2.2. Исходные системы уравнений вихревой механики перемежающихся сред для пяти уровней кинетики и диффузионно-горящего вихревого слоя КД РПДТ
2.2.1. Общий вид условно-средних дифференциальных и интегральных уравнений вихревой механики перемежающихся сред разных
уровней кинетики
Глава 3. Сопоставление со структурными экспериментами решений вихревой механики перемежающихся сред
для свободных погранслоев
3.1. Диффузионная модель вихревого смешения 2-х сред 70-х гг

3.2. Вихревая модель смешения спутных потоков двух разных сред в КД РПДТ
3.3. О точности математического анализа диффузионной и вихревой
моделей ВМПС
Глава 4. Сопоставление с экспериментом решений вихревой механики перемежающихся сред для пристеночных погранслоев
4.1. Физические представления вихревой механики перемежающихся
сред о пристеночном пограничном слое КД РПДТ
4.2. Решения уравнений безградиентного ППС при условии свободного (полного) захвата его вихревым слоем струек двух спутных потоков
(ядра основного потока и всего ламинарного подслоя ППС)
4.3. Параметрическое определение толщины турбулентного ППС в КД РПДТ большого удлинения при условии инжекции спутного подслоя не свободного, а ограниченного стенкой пограничного слоя ( gл <£„о)
4.4. Функциональные и параметрические решения (более глубоких уровней кинетики) безградиентного и градиентного пристеночных
пограничных слоев (пример решений)
Глава 5. Постановка задач по определению параметров и характеристик камер дожигания РПДТ
5.1. Выбор моделей расчета и алгоритмы частных решений и осреднения классических уравнений движения и уравнений статистической кинетики крупных вихрей
5.2. Описание модели диффузионного факела газогенераторной струи и математической модели разворота струй в КД РПДТ, а также
представления об оптимальной КД РПДТ
Глава 6. Методики и алгоритмы определений геометрических и теплогазоаэродинамических параметров камер дожигания РПДТ
6.1. Методика определения параметров воздушного потока
6.1.1. Параметры воздушного потока (АД-струи), входящего
под углом в камеру дожигания

6.1.2. Алгоритмы и соотношения для определения аэродинамических и геометрических параметров воздушного потока после разворота
6.2. Методика определения параметров газогенераторных струй
6.3. Методики определения параметров взаимодействия ансамбля
ГГ-струй с воздушным потоком
6.3.1. Методика определения параметров взаимодействия 2-х, 4-х, 6-ти
ГГ-струй с воздушным потоком при базовых углах подвода
воздуха (45°, 30°, 60°)
6.4. Методика определения параметров диффузионного дожигания газогенераторных струй
6.5. Методика оценки тягово-экономических характеристик КД РПДТ
Выводы
Список литературы

Рис. 1.19. Течения потоков при их входах в КД под углом 60° (США):
1 - придонная зона отрыва с вихрями рециркуляции; 2 - зона рециркуляции ближнего следа, вдуваемой воздушной струи; 3 - импульсная подача газогенераторной струи в виде тороидального вихря типа «атомного гриба»; 4 - граничная линия тока, вдуваемой воздушной струи, присоединяемой к стенке; 5 - граничная линия тока центральной осевой
струйки воздушной струи
В данной диссертационной работе исследуется КДУ, схема которой отрабатывается в настоящее время и экспериментально, и аналитически в [86], представлена на рис. 1.20. ЛА с такой КДУ имеет ВЗУ несимметричной схемы с двумя коробчатыми каналами. Угол между каналами составляет 90°. Днище газогенератора имеет три сопловых отверстия для истечения горячих струй из газогенератора для последующего их дожигания.
На основе конструктивной схемы, см. рис. 1.20, в последние годы проводится большое количество исследовательских работ. Ниже дается обзор результатов некоторых из них.
В 2004 году работа [120] посвящена была исследованию процесса смешения и горения различных составов горючих струй в КД РПДТ, имитирующих углеводородное горючее. Приведены характеристики воспламенения. Вдув в КД из газогенератора обеспечивался через одно отверстие по оси камеры, а угол входа воздушного потока в камеру менялся. Схема КД РПДТ похожа на конструктивную схему рис. 1.20. Дан расчет ожидаемой температуры по оси струи, смешиваемой с соосной горючей струей, рассчитанной в одномерном и двумерном приближениях. Уделено особое внимание образованию агломератов сажи в КД РПДТ, а также размерам таких агломератов.