Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Модели нестационарных термогазодинамических процессов в ракетных двигателях с учетом химического равновесия продуктов сгорания

# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818791
Файл статьи: SE-BMSTU...o266.pdf (931.73Кб)
авторы: Алиев А. В.1,*, Воеводина О. А.1, Пушина Е. С.1

УДК 629.7 : 533.6

1 ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», Ижевск, Россия

Рассматриваются методики расчета нестационарных внутрикамерных процессов в ракетных двигателях твердого топлива (РДТТ), основанные на двух подходах. Первый подход предполагает рассмотрение продуктов сгорания как механической смеси, другой подход – как смесь, находящуюся в химическом равновесии. Для повышения надежности решения внутрибаллистических задач, в которых используется предположение о химическом равновесии продуктов сгорания, вычислительные алгоритмы расчета состава продуктов сгорания изменены. В алгоритме решения системы нелинейных уравнений химического равновесия при определении итерационных поправок вместо метода Гаусса используется ортогональный QR-метод. Кроме того, рассмотрена возможность применения в задаче о составе продуктов сгорания генетических алгоритмов.
Показано, что в задачах, связанных с прогнозированием нестационарных внутрибаллистических характеристик в твердотопливных регулируемых двигательных установках, применение моделей механической смеси и химически равновесного состава продуктов сгорания приводит к качественно и количественно совпадающим результатам. Максимальное отличие параметров не превосходит 5-10%. В задачах о выходе на режим маршевого РДТТ с высокотемпературными продуктами сгорания отличие в результатах более существенно, и может достигать 20% и более.
Методика расчета внутрибаллистических параметров, в которой течение продуктов сгорания рассматривается в пространственной постановке, требует применения высокопроизводительной вычислительной техники. Для этих задач предложено состав продуктов сгорания и его теплофизические характеристики определять с использованием полиномов, коэффициенты которых следует определять предварительно.

Список литературы
  1. Алиев А.В. и др. Внутренняя баллистика РДТТ / под ред. А.М. Липанова, Ю.М. Милехина; РАРАН. М.: Машиностроение, 2007. 504 с.
  2. Липанов А.М., Бобрышев В.П., Алиев А.В. и др. Численный эксперимент в теории РДТТ. Екатеринбург: Наука, 1994. 303 с.
  3. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / пер. с англ. Г.Л. Агафонова; под ред. П.А. Власова. М.: Физматлит, 2003. 352 с . [Warnatz J., Maas U., Dibble R.W. Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation. Springer Berlin Heidelberg , 2001. DOI: 10.1007/978-3-662-04508-4 ]
  4. Физико-химические процессы в газовой динамике. Т. 1 / Под ред. Г.Г. Черного, С.А. Лосева. М.: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1995.
  5. Бочков М.В., Ловачев Л.А., Четверушкин Б.Н. Химическая кинетика образования NOx при горении метана в воздухе // Математическое моделирование, 1992. Т . 4, № 9. С . 3-36.
  6. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1980. 464 с.
  7. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Крюков В.Г., Наумов В.И. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергосиловых установках. М.: Наука, 1989. 285 с.
  8. Бурдюгов С.И., Корепанов М.А., Кузнецов Н.П. и др. Утилизация твердотопливных ракетных двигателей. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2008. 512 с.
  9. Программа «Термодинамика» // Каталог инновационных разработок Ижевского государственного технического университета. 2-е изд., доп. и перераб. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. С. 95.
  10. Алиев А.В., Мищенкова О.М. Математическое моделирование в технике. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2012. 476 с.
  11. Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших разреженных систем уравнений: пер. с англ. М.: Мир, 1984. 333 с .
  12. Воеводина О.А., Мищенкова О.В. Программа для расчета равновесного состава продуктов сгорания органического топлива с применением LU - метода и QR - метода: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014618276 РФ. 2014.
  13. Белов Г.В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы. M.: Наука, 2002. 184 с.
  14. Соркин Р.Е. Газодинамика ракетных двигателей на твердом топливе. М.: Наука, 1967. 368 с.
  15. Тененев В.А., Якимович Б.А. Генетические алгоритмы в моделировании систем. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2010. 308 с.
  16. Воеводина О.А., Мищенкова О.В. Программа для расчета равновесного состава продуктов сгорания органического топлива с применением генетического алгоритма: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014618275 РФ. 2014.
  17. Алиев А.В. Пакет прикладных программ «Твердотопливный двигатель» // Каталог инновационных разработок Ижевского государственного технического университета. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. С. 24.
  18. Соломонов Ю.С., Липанов А.М., Алиев А.В., Дорофеев А.А., Черепов В.И. Твердотопливные регулируемые двигательные установки / РАРАН. М.: Машиностроение, 2011. 416 с.
  19. Алиев А.В., Лошкарев А.Н., Черепов В.И. Математическая модель работы регулируемого РДТТ // Химическая физика и мезоскопия. 2006. Т . 8, № 3. С . 311-320.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)