Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Численное исследование рабочего процесса в восстановительном газогенераторе кислород – метанового ЖРД разгонного блока

Аэрокосмический научный журнал # 05, сентябрь 2015
DOI: 10.7463/aersp.0515.0821899
Файл статьи: Aersp_Sep2015_012to025.pdf (1197.19Кб)
авторы: Ягодников Д. А.1,*, Чертков К. О.2, Антонов Ю. В.1, Новиков А.1

УДК 621.455

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

2 Центральный научно-исследовательский институт машиностроения,
Королев, Россия

Рассмотрены вопросы создания восстановительного газогенератора жидкостного ракетного двигателя разгонного блока на перспективных компонентах топлива: кислород + сжиженный природный газ. Актуальность работы обосновывается необходимостью создания и развития экологически чистых ракетных комплексов космического назначения с использованием горючего на основе метана (сжиженного природного газа), который в сравнении с используемыми в настоящее время несимметричным диметилгидразином и керосином, является экологически безопасным, коррозионно пассивным, обладает лучшими охлаждающими свойствами и большими энергетическими характеристиками в камерах с регенеративным охлаждением, а также является предпочтительным для ЖРД многократного включения и использования.
Целью работы является математическое моделирование, расчет эффективности рабочего процесса, а также изучение газодинамической структуры потока в проточном тракте газогенератора. Объект исследования – газогенератор ЖРД разгонного блока, работающий по восстановительной схеме на компонентах топлива жидкий кислород + сжиженный метан. Методы исследования – численное моделирование.
На основе расчетных исследований получены поля скоростей, температур, концентраций реагентов и продуктов сгорания в продольном сечении газогенератора. Анализ газодинамической структуры потока свидетельствует о полном выравнивании поля скорости на 2/3 длины газогенератора, при этом  этого же расстояния недостаточно для выравнивания распределения температуры продуктов газогенерации и их концентрации по радиусу. Увеличение суммарного коэффициента избытка окислителя от 0,15 до 0,25 приводит к возрастанию разброса параметров в выходном сечении газогенератора на величину ~ 13 ÷ 17 %. В качестве рекомендации по сокращению габаритов рабочей области предложена двухзонная схема смесеобразования газогенератора с раздельной подачей горючего в первую и вторую зоны.

Список литературы
1. Клепиков И.А., Лихванцев А.А., Прокофьев В.Г., Фатуев И.Ю. Выбор принципиальной схемы и параметров маршевого многоразового ЖРД на топливе кислород-метан для возвращаемой первой ступени перспективного носителя // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2012. Т.29. С. 224–239.
2. Воронков А.Ф., Гребенюк Д.А., Иванов В.А., Клепиков И.А., ЛихванцевА.А. Двигатель РД196 для системного демонстратора многоразовой I ступени МРКС-1 на топливе кислород и метан // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2013. Т.30. С. 243–259.
3. Иванов Н.Г., Кандоба Л.Н., Кашапов М.А., Клепиков И.А., Старков В.К., Федоров В.В. Выбор схемы охлаждения камеры многоразовых ЖРД на топливе кислород-метан для перспективного носителя // Труды НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко. 2012. Т.29. С. 70 – 85.
4. Буркальцев В.А., Лапицкий В.И., Новиков А.В., Ягодников Д.А. Математическая модель и расчёт характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан-кислород // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 2004. Специальный выпуск "Теория и практика современного двигателестроения”. С. 8-17.
5. Ягодников Д.А., Антонов Ю.В., Власов Ю.Н. Моделирование испарения полидисперсной совокупности капель воды в камере сгорания гидрореактивного двигателя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. №4. С. 71-82.
6. Лебединский Е.В., Калмыков Г.П, Мосолов С.В. и др. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование / ред. А.С. Коротеев. М.: Машиностроение, 2008. 512 с.
7. Ansys CFX-Solver Modeling Guide, Release 12.0. Ansys UK Ltd, 2009. 486 p.
8. Ansys Fluent 12.0 Theory Guide, Release 12.0. Ansys Inc, 2009. 816 p.
9. Trusov B.G. Program system TERRA for simulation phase and chemical equilibrium // Proc. of the XIV Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, Russia. 2002. P. 483-484.
10. Клепиков И. А. Выбор энергомассовых характеристик маршевых многоразовых ЖРД на сжиженном природном газе: дис. ... доктора техн. наук. Москва, 2005. 292 c.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref 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 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)