2 / 12
of the research illustrate, that the use of centrifugal-centrifugal injectors leads to
significant activation of fuel mixing and burnup inside the flow core. This effect is
caused mainly by the increased turbulence generation and deformation of swirled
jets in transversal direction during their interaction inside the combustion chamber.
The use of jet-centrifugal injectors for near wall row provides acceptable thermal
and concentration limits for the walls of the chamber.
Keywords
:
liquid rocket engine, combustion chamber, numerical simulation, fuel
burning.
Конструкция, геометрические и режимные параметры смеситель-
ного элемента могут существенным образом влиять на процессы вза-
имодействия потоков горючего и окислителя на начальном участке ка-
меры сгорания (КС). Это обеспечивает более или менее интенсивное
смешение горючего и окислителя, стабилизацию горения, интенсив-
ность выгорания топлива, распределение концентраций и температур
в ядре потока, а также вблизи огневого днища и боковой стенки каме-
ры. Конструкция смесительной головки должна обеспечивать высокую
полноту выгорания топлива, и в то же время создавать приемлемые
тепловые и концентрационные пределы у огневых стенок камеры. Вы-
полнить данные условия можно, применяя разнотипные форсунки в
ядре потока и в пристенке, а также используя пояса завесы.
Численное моделирование процессов в КС жидкостных ракетных
двигателей (ЖРД) является сложной проблемой, объединяющей в себе
задачи пространственной газодинамики, турбулентности, горения, а
также взаимообмена импульсом, массой и энергией между газовой
фазой и каплями распыленного топлива.
В 1970–80 гг. началось бурное развитие методов вычислительной
газодинамики (ВГД) и были предприняты первые успешные попытки
их применения к расчету процессов в сложных технических устрой-
ствах, в том числе в КС, турбинах и насосах. Наиболее интенсивно
разработка методов ВГД велась в США, Англии и СССР. В настоя-
щее время известно большое число ВГД программных продуктов раз-
ной степени совершенства и универсальности. Из коммерческих уни-
версальных многофункциональных программных пакетов наибольшее
распространение получили Fluent, Star-CD, CFX, Phoenics, разработан-
ные крупными коллективами авторов в США, Англии и Канаде. Широ-
ко известны и более специализированные программные пакеты ВГД,
разработанные российскими специалистами, — FlowVision, FlowWorks
и Gas Dynamics Tool. Многие крупные аэрокосмические фирмы, как
зарубежные, так и отечественные, используют эти программные паке-
ты, но вместе с тем затрачивают большие усилия на разработку соб-
ственных физико-математических моделей и программных комплек-
сов ВГД, в которых стараются учесть специфические особенности
исследуемых процессов (например, программные пакеты ВГД Phedre
и Kedr французского аэрокосмического комплекса, TAU германско-
го аэрокосмического центра DLR, Tetruss NASA, расчетные методы
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 2 61