Распыление и сжигание комбинаций пропеллентов LOх/GH2 и LOх/GCH4 в одном коаксиальном инжекторе

Язык труда и переводы:
УДК:
62
Дата публикации:
26 января 2022, 03:46
Категория:
Секция 07. Развитие космонавтики и фундаментальные проблемы газодинамики, горения и теплообмена
Авторы
Venugopalan Neelima
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Ghimirey Bishal
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Аннотация:
Исследована задача численного моделирования и моделирования процессов горения LOх/GH2 и LOх/GCH4. Впрыск топлива осуществляется с помощью одного коаксиального инжектора. Процессы горения моделируются при двух условиях давления в камере: 1,5 и 3 МПа соответственно. Цель — понять влияние физических свойств и кинетики пропеллентов на процесс распыления, а также изучить струю и пламя, возникающие при этих условиях субкритического давления, с использованием дискретно-фазового моделирования. Получены результаты и сопоставлены с экспериментальными данными.
Ключевые слова:
камера сгорания, жидкий кислород, газообразный водород, газообразный метан, докритическое давление, коаксиальный инжектор
Основной текст труда

Химические ракетные двигатели — это реактивные двигатели, которые хранят топливо, сжигают его в камере сгорания и выбрасывают для создания необходимой тяги. В этой категории у нас есть твердое топливо, жидкое топливо и гибридное топливо. Среди всех трех жидкостное топливо обеспечивает максимальную тягу при меньшем количестве топлива и, следовательно, имеет самую высокую топливную эффективность. Таким образом, в этом исследовании рассмотрены две комбинации пропеллентов: LOх/GH2 и LOх/GCH4 [1].

Основным компонентом жидкостного ракетного двигателя, который играет огромную роль в его надежности, производительности и стоимости жизненного цикла, является камера сгорания. Испытания жидкостных ракетных двигателей, особенно камеры сгорания или камеры тяги, являются чрезвычайно сложным процессом, и для его разработки и испытаний традиционно используются дорогостоящие испытательные установки и полномасштабные прототипы. Это очень сложные системы, поэтому за последнее десятилетие использование инструментов моделирования и проектирования таких, как вычислительная гидродинамика (CFD-модели), стало надежным методом для выполнения проектирования и тестирования на ранних этапах разработки продукта. Они экономичны и ускоряют разработку и тестирование этих двигателей.

Приведена задача численного моделирования и моделирования процессов горения LOх/GH2 и LOх/GCH4. Впрыск топлива осуществляется с помощью одного коаксиального инжектора [2]. Процессы горения моделируются при двух условиях давления в камере: 1,5 и 3 МПа соответственно. Цель — понять влияние физических свойств и кинетики пропеллентов на процесс распыления, а также изучить коаксиальную струю и пламя, возникающие при этих условиях субкритического давления, с использованием дискретно-фазового моделирования [3, 4]. Получены результаты и сопоставлены с экспериментальными данными.

Литература
  1. Yang B., Cuoco F., Oschwald M. Atomization and Flames in LOX/H2- and LOx/CH4- Spray Combustion // Journal of Propulsion and Power. 2007. Vol. 23. Nо. 4. DOI: 10.2514/1.26538
  2. Vingert L., Gicquel P., Lourme D., Ménoret L. Coaxial Injector Atomization // Liquid Rocket Combustion Instability in Progress in Astronautics and Aeronautics. V. Yang, Anderson W. (Eds.). New York: AIAA, 1994. Vol. 169. Pp. 145–189.
  3. Villermaux E. Mixing and Spray Formation in Coaxial Jets // Journal of Propulsion and Power. 1998. Vol. 14. No. 5. Pp. 807–817. DOI: 10.2514/2.5344
  4. Porcheron E., Carreau J.L., Prevost L., Le Visage D., Roger F. Effect of Injection Gas Density on Coaxial Liquid Jet Atomization // Atomization and Sprays. 2002. Vol. 12. No.1–3. Pp. 209–228. DOI: 10.1615/AtomizSpr.v12.i123.110
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.