Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Перспективным направлением развития органов управления космическими аппаратами является использование ракетных двигателей малой тяги на экологически чистых компонентах. Для современных РДМТ характерны импульсный режим работы и отсутствие регенеративной системы охлаждения, что приводит к необходимости обеспечения стабильного процесса горения с требуемой адиабатной температурой продуктов сгорания [1]. Таким образом, при создании ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), работающих в импульсном режиме, важной задачей является определение условий, обеспечивающих надежное воспламенение и устойчивое высокоэффективное сгорание экологически чистых топливных пар: окислителя кислорода в сочетании с метаном или водородом. Одним из возможных способов стабилизации пламени является подбор соответствующих режимных и геометрических факторов. Таким образом, важной задачей становится разработка математической модели, позволяющей проводить численный расчет параметров неравновесного потока смеси газообразных горючего и окислителя в теплонагруженных камерах сгорания РДМТ.
Рассмотрена модельная камера сгорания ракетного двигателя малой тяги, выполненная по схеме с центральным осевым подводом окислителя и различным количеством боковых отверстий подачи горючего. Проведено трехмерное численное моделирование диффузионного режима горения газообразных метана и водорода в газообразном кислороде в камере сгорания модельного РДМТ, основанное на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье — Стокса, дополненных соответствующими редуцированными кинетическими механизмами [2, 3]. Для замыкания система уравнений дополнена моделью турбулентности k – ε и уравнением состояния идеального газа. Для совместного решения задач турбулентного течения и химической кинетики используется модель распада вихрей EDM (Eddy Dissipation Model) [4], в которой ламинарными скоростями реакции пренебрегают, поскольку считается, что скорость реакции зависит от интенсивности турбулентности в потоке. Проведено параметрическое исследование влияния коэффициента избытка окислителя, а также диаметра и количества струйных форсунок горючего на устойчивость горения негомогенной кислород-метановой и кислород-водородной смеси. В результате математического моделирования получены поля распределения температуры и концентраций продуктов сгорания в камере сгорания модельного РДМТ. Предлагаемый подход к исследованию характеристик рабочего процесса в РДМТ актуален в процессе выполнения многопараметрических исследований, а также на этапе предварительного выбора режимов работы и технического облика данного типа двигательных установок.
Результаты работы могут быть использованы для решения фундаментальных задач, связанных с исследованием особенностей диффузионного режима горения, а также теплового состояния РДМТ на экологически чистых компонентах «кислород — метан» и «кислород — водород», работающих в импульсном режиме.
