Н.В. БЕЗМЕНОВА, С.А. ШУСТОВ
ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ
CAE-МОДЕЛЕЙ ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ
ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В КАМЕРАХ И
ГАЗОГЕНЕРАТОРАХ ЖРД С УЧЁТОМ НЕ
ИДЕАЛЬНОГО ПРОТЕКАНИЯ РАБОЧИХ
ПРОЦЕССОВ
Учебное пособие
САМАРА
Издательство СГАУ
2010
УДК
621.453 (075.8)
ББК 39.65-01я73
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.Н. Первышин
д-р техн. наук, профессор Ю.И.Цыбизов
Безменова Н.В., Шустов С.А. <...> ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ CAE-МОДЕЛЕЙ
ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В КАМЕРАХ И
ГАЗОГЕНЕРАТОРАХ ЖРД С УЧЁТОМ НЕ ИДЕАЛЬНОГО ПРОТЕКАНИЯ
РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ: учебное пособие / Безменова Н. <...> ISBN
Рассмотрены
основные
приёмы
численного
моделирования
термогазодинамических процессов в в камерах и газогенераторах ЖРД как в идеальном
приближении, так и с учетом реального протекания этих процессов. <...> Рассмотрены
основные этапы численного моделирования применительно к термогазодинамическим
процессам ЖРД: физическая постановка задачи и выбор допущений, формирование
математической модели и ее численного аналога, компьютерная реализация численной
модели и проверка ее адекватности. <...> Необходимость дальнейшего совершенствования ЖРД связана с потребностью
обеспечения весьма
сложного комплекса требований, предъявляемых
к этим
двигателям. <...> Показателем экономичности
служит величина удельного импульса тяги в пустоте. <...> Для рассматриваемой проблемы основным положительным эффектом является
увеличение полезной нагрузки КА, достигаемое вследствие роста удельного
импульса тяги ЖРД и соответствующего снижения потребного запаса топлива на
борту как ракеты-носителя, так и самого КА. <...> Для расчета параметров рабочего тела в современных ЖРД больших тяг
используется
модель ракетного двигателя, основанная
на допущениях
о
ступенчатой (двухзонной) эпюре соотношения компонентов и об идеальном
протекании всех рабочих процессов в каждой из зон ядра и пристенка при
известном
соотношении
компонентов
в
эти
зонах. <...> Эпюру
соотношения <...>
Формирование_термогазодинамических_CAE-моделей_виртуальных_течений_продуктов_сгорания_в_камерах_и_газогенераторах_ЖРД_с_учетом_не_идеального_протекания_рабочих_процессов.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика С.П. КОРОЛЕВА
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Н.В. БЕЗМЕНОВА, С.А. ШУСТОВ
ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ
CAE-МОДЕЛЕЙ ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ
ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В КАМЕРАХ И
ГАЗОГЕНЕРАТОРАХ ЖРД С УЧЁТОМ НЕ
ИДЕАЛЬНОГО ПРОТЕКАНИЯ РАБОЧИХ
ПРОЦЕССОВ
Учебное пособие
САМАРА
Издательство СГАУ
2010
Стр.1
УДК 621.453 (075.8)
ББК 39.65-01я73
Рецензенты: д-р техн. наук, профессор А.Н. Первышин
д-р техн. наук, профессор Ю.И.Цыбизов
Безменова Н.В., Шустов С.А.
ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ CAE-МОДЕЛЕЙ
ВИРТУАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В КАМЕРАХ И
ГАЗОГЕНЕРАТОРАХ ЖРД С УЧЁТОМ НЕ ИДЕАЛЬНОГО ПРОТЕКАНИЯ
РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ: учебное пособие / Безменова Н.В, Шустов С.А. – Самара:
Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2010. – 40 с. : ил.
ISBN
Рассмотрены основные приёмы
численного моделирования
термогазодинамических процессов в в камерах и газогенераторах ЖРД как в идеальном
приближении, так и с учетом реального протекания этих процессов. Рассмотрены
основные этапы численного моделирования применительно к термогазодинамическим
процессам ЖРД: физическая постановка задачи и выбор допущений, формирование
математической модели и ее численного аналога, компьютерная реализация численной
модели и проверка ее адекватности.
Учебное пособие предназначено для оказания методической помощи студентам
старших курсов, изучающих теорию ракетных двигателей, а также для магистрантов,
аспирантов и преподавателей, использующих современные методы численного
моделирования рабочих процессов в тепловых двигателях в научной работе и учебном
процессе.
УДК 621.453 (075.8)
ББК 39.65-01я73
ISBN
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2010
2
Стр.2
Введение
Современный научно-технический прогресс все в большей степени связан с
использованием быстрорастущих возможностей космических аппаратов (КА).
Такие примеры общеизвестны и постоянно расширяются: глобальная связь,
мониторинг окружающей среды и разведка полезных ископаемых, получение
новых материалов, задачи обороны и многое другое. В связи с этим быстро растет
как количество запускаемых КА, так и многообразие их типов – от малых
коммерческих спутников массой менее одной тонны до крупных долговременных
орбитальных комплексов массой несколько сотен тонн, таких как
функционирующая в настоящее время Международная космическая станция
(МКС).
Расширение возможностей современных КА тесно связано с
совершенствованием использующихся для их выведения и управления на орбите
двигательных установок (ДУ) с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) в
качестве исполнительных органов.
Необходимость дальнейшего совершенствования ЖРД связана с потребностью
обеспечения весьма сложного комплекса требований, предъявляемых к этим
двигателям. Одним из основных является требование высокой экономичности ЖРД
при обеспечении заданного уровня надежности. Показателем экономичности
служит величина удельного импульса тяги в пустоте. Весьма важными являются
динамические требования к ЖРД, поскольку основным режимом работы ЖРД
ориентации в составе ДУ КА является импульсный с длительностью включений от
0,01 до 1 с.
В последнее время в связи с увеличением роли рыночных отношений в
аэрокосмической отрасли России, ростом конкуренции на внутреннем и внешнем
рынках космической техники, резким сокращением бюджетного финансирования
все более жесткими становятся требования по сокращению сроков и стоимости
разработки как ЖРД.
Обеспечение всех этих требований представляет собой весьма сложную научнотехническую
проблему, которая имеет явно выраженный системотехнический
характер.
Стр.3