Моделирование задач внутренней и внешней баллистики многосеточными методами : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. В. Тетерев

Abstract

Объектом исследования являются физико-химические процессы, происходящие в камере сгорания и сопле жидкостного ракетного двигателя при сверхзвуковом обтекании тел различной формы, в камере сгорания и сопле твердотопливного ракетного двигателя при его запуске и в режиме увеличения объема газовой области в нем. Цель НИР: разработка физической, математической и вычислительной моделей, описывающих физико-химические процессы при одновременном моделировании внутренней и внешней баллистики, а также при работе твердотопливного ракетного двигателя и создание на их основе специализированного вычислительного комплекса для его компьютерного моделирования. Основные методы исследований: физическая газовая динамика, теория рабочих процессов, протекающих в камерах сгорания, методы математической физики, вычислительные методы. В результате проведен анализ литературных данных по построению адаптивных сеток, по твердым топливам и по конструированию ракетных двигателей, работающих на них; сделаны предположения и ограничения, на основании которых разработаны физическая, математическая и вычислительная модели для расчета внутренней и внешней баллистики с учетом и без учета TVD коррекции и создан специализированный вычислительный комплекс для компьютерного моделирования работы твердотопливного ракетного двигателя, с помощью которого проведены иллюстративные и параметрические расчеты; разработаны физическая, математическая и вычислительная модели горения и детонации с учетом химической кинетики кислородно-водородной горючей смеси с примесью аргона или азота, на основании которых построен программный комплекс по моделированию конкретной ударной трубы в одномерном, двумерном и трехмерном приближениях. Используя модифицированный вычислительный комплекс CEA, рассчитаны таблицы термодинамических свойств компонент топлив и продуктов их сгорания; разработаны алгоритмы, численные методики и программное обеспечение по управлению многосеточными расчетами с локальными временными шагами. Результаты реализованы в виде научно-технического отчета и будут использоваться на предприятии Заказчика.