Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Отработка ракетных двигателей на энергетических конденсированных материалах связана с большими затратами ресурсов на проведение испытаний, а именно необходимость стендовой базы и высоко квалифицированного персонала, кроме того после эксплуатации на стенде отсутствует возможность повторного использования материальной части. Однако развитие компьютерного моделирования и проведение численного эксперимента позволяет снизить затраты на проектирование.
Минимизация потерь при разработке проточного тракта ракетного двигателя, является одной из важнейших задач, которую решают современные предприятия конструирующие ракетные двигатели и комплексы. Одним из способов уменьшения потерь в сопле двигателя является оптимизация его геометрии, следует отметить, что данная задача связана не только с истечением сверхзвуковой струи, но также и с энергомассовыми характеристиками. На данный момент полного и всеобъемлющего решения данной задачи не существует. Это объясняется, с одной стороны, большим количеством факторов оптимизации, а с другой — многочисленными габаритными ограниченными на: сопловой блок в целом, степень утопленности, размещенные опорного шарнира, толщину теплозащитных материалов [1]. Вследствие чего, расчет потерь в трактах двигателя, а также профилирование сверхзвуковой части сопла с учетом траекторий движения частиц конденсированной фазы, является перспективной задачей. Похожие проблемы рассматриваются в работах [2–4].
В работе [5] рассмотрены проблемы численных расчетов течения двухфазного потока в сопле Лаваля, а также описано разработанное программное обеспечение для моделирования выше упомянутых расчетов.
Работа посвящена моделированию течения высокотемпературных продуктов сгорания, с имитацией ввода частиц конденсированного материала и истечения двухфазного потока из проточного тракта сложной переменной во времени формой. В процессе выполнения данной работы была проведена серия расчетов, целью которых было получение траекторий движения частиц конденсированной фазы и прогнозирование областей ее осаждения.
В качестве объекта исследования выбран модельный ракетный двигатель, заряд которого имеет цилиндрическую форму с коническим компенсатором, а сопло — утопленное с профилированной сверхзвуковой частью. Данная форма позволяет рассматривать осесимметричную постановку задачи, что значительно упрощает расчетную область.
Моделирование эрозии теплозащитного покрытия в районе заднего днища и сопла проводится с помощью эмпирического закона Вьеля, который связывает скорость уноса теплозащитного покрытия с давлением, воздействующим на него со стороны потока продуктов сгорания [6]. Для описания турбулентного течения продуктов сгорания модельного твердого топлива была использована модель SST k–ω. Она представляет собой комбинацию моделей k–ω и k–ε. Каждая из них применяется в своей области k–ω — в пристеночной области, модель k–ε — во внутреннем потоке.
В ходе выполнения работы:
1. Была проведена серия расчетов в программном комплексе ANSYSFluent;
2. Проанализированы картинны течений и установлено влияния эрозии, газовой завесы от разложения теплозащитного покрытия, а также конденсированной фазы на течение в газовом тракте.
3. Определены области осаждения конденсированной фазы в проточном тракте двигателя.
