Моделирование течения многокомпонентных многофазных реагирующих сред : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. В. Тетерев

Abstract

Объектами исследования являются физико-химические процессы, происходящие в камере сгорания и сопле жидкостного ракетного двигателя и сопутствующие выходу ракеты на орбиту. Цель работы – создание математических, вычислительных и программных моделей для решения задач о выборе числа ступеней ракеты с заданной полезной нагрузкой, об оптимизации весовых параметров ракеты, а также для расчета геометрических и физических параметров многоступенчатой ракеты, на основании которых рассчитываются основные характеристики ЖРД и задаются начальные данные для моделирования сопел. Основными методами исследований являются физическая газовая динамика, теория рабочих процессов, протекающих в камерах сгорания, методы математической физики, методы оптимизации, вычислительные методы. В результате проведен анализ литературных данных по системе подачи топлива и окислителя для камеры сгорания ЖРД. Разработаны программные модули для выбора количества ступеней и оптимизации веса многоступенчатых ракет, для начального задания геометрических и физических параметров многоступенчатых ракет. На основании теории сопел Лаваля разработана программная модель расчета основных параметров сопла с заданными характеристиками и определения начальных данных для моделирования сопел. Создано прикладное программное обеспечения для моделирования смешения газовых струй, подаваемых с торцевой и боковой поверхностей цилиндрической камеры. По адаптированному вычислительному комплексу NASA СЕА рассчитаны теплофизических параметры ракетных топлив и продуктов их сгорания в виде табличных уравнений состояния в переменных температура-плотность и внутренняя энергия-плотность с заданным шагом по переменным. Результаты работы реализованы в виде научно-технического отчета и будут использоваться на предприятии Заказчика.