Моделирование подачи компонент топлива в камеру смешения : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. В. Тетерев

Abstract

Объектом исследования являются процессы, происходящие в камере смешения после впрыскивания газообразных и жидких компонент топлива из форсунки, и методы их расчета. Цель работы – разработка физической, математической и вычислительной моделей, описывающих физико-химические процессы в газовых и жидкостных форсунках смесительной головки камеры смешения и адаптация специализированного программного комплекса по расчету термодинамических свойств веществ. Основными методами исследований являются: физическая газовая динамика, теория рабочих процессов, протекающих в камерах сгорания, методы математической физики, вычислительные методы, термодинамика равновесных процессов. В результате исследований, проведенных в ходе выполнения НИР, проведен анализ литературных данных по процессам, сопровождающим работу форсунок ракетного двигателя на газообразном и жидком топливе. Сделаны предположения и ограничения, на основании которых разработаны физическая, математическая и вычислительная модели работы форсунок, расположенных на смесительной головке камеры сгорания ЖРД. Разработано специализированное программное обеспечение по моделированию работы газовых и жидкостных струйных форсунок и проведены параметрические расчеты при различных давлениях в камере и перепадах давления на форсунках. Проведена адаптация программного комплекса СЕА2 для построения таблиц термодинамических свойств компонент топлив (керосин, гептан, метан, несимметричный диметилгидразин, кислород, воздух и т.д.) и продуктов их сгорания. Исследованы различные аналитические уравнения состояния реальных веществ, представленные в форме удобной для гидродинамических расчетов, определены пределы их применимости для описания поведения жидких углеводородов. Разработаны алгоритмы, численные методики и программное обеспечение по оптимизации весовых параметров для многоступенчатых двигательных установок и по управлению многосеточными расчетами с локальными временными шагами. Результаты работы реализованы в виде научно-технического отчета и будут использоваться на предприятии Заказчика.