Экспериментальное исследование рабочего процесса в камере ракетного двигателя малой тяги на газообразных компонентах топлива метан + кислород - page 7

позволяет провести сравнительный анализ расчетных и эксперимен-
тальных данных и проверить корректность математической модели
расчета характеристик рабочего процесса в камере сгорания РДМТ.
Из рис. 4 следует, что зависимость
ϕ
β
=
f
(
α
)
для различных
F
од
носит разный характер. Для
F
од
= 3
,
322
10
5
м
2
(рис. 4,
а
) при
α >
1
наблюдается практически полное сгорание топлива (
ϕ
β
1
), а в обла-
сти
α <
1
с уменьшением коэффициента избытка окислителя имеет
место монотонное снижение до значения
ϕ
β
= 0
,
7
. Для
F
од
= 8
,
503
×
×
10
5
м
2
(рис. 4,
б
) наблюдается минимум функции
ϕ
β
=
f
(
α
)
в рай-
оне стехиометрического соотношения компонентов топлива (
α
1
).
Объяснение этого различия приведено в работе [10] из анализа га-
зодинамических картин течения рабочего тела в КС для различных ва-
риантов подачи компонентов топлива. Расчеты свидетельствуют, что
взаимодействие механизмов турбулентного перемешивания и моле-
кулярной диффузии приводит к качественной перестройке картины
течения в зависимости от того, какой из этих механизмов домини-
рует. Коэффициент турбулентной вязкости, который в соответствии с
математической моделью [10] пропорционален кинетической энергии
подаваемых в камеру сгорания компонентов, существенно возрастает
с уменьшением площади сечения отверстий подачи окислителя (уве-
личения скорости). Поэтому при
F
од
= 3
,
322
10
5
м
2
(при высоких
скоростях подачи окислителя) механизм турбулентного перемешива-
ния преобладает, обеспечивая образование зон устойчивых обратных
токов, эффективное перемешивание и сгорание компонентов топлива.
В то же время при
F
од
= 8
,
503
10
5
м
2
(при низких скоростях подачи
окислителя) устойчивые обратные токи отсутствуют, а основное вли-
яние на завершенность рабочего процесса будет оказывать наличие
избыточного содержания одного из компонентов топлива. Это создает
неблагоприятные условия для получения высокой полноты сгорания.
Сравнительный анализ полученных расчетных и эксперименталь-
ных данных позволяет сделать вывод об их удовлетворительном со-
гласовании. Это подтверждает работоспособность представленной в
работе [10] методики расчета характеристик процессов в камере сго-
рания РДМТ и позволяет использовать указанную методику для даль-
нейшего анализа внутрикамерных процессов и выработки практиче-
ских рекомендаций по проектированию камер РДМТ. В частности,
подтвержден сделанный в работе [10] вывод, что организация про-
цессов смешивания компонентов топлива в газовой фазе существенно
влияет на полноту сгорания этого топлива.
На основе выполненных исследований можно сделать следующие
выводы:
1. Экспериментально подтверждена надежность электроискрового
воспламенения компонентов топлива в камере сгорания ЖРДМТ во
всем исследованном диапазоне изменения режимных параметров.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 2 41
1,2,3,4,5,6 8,9
Powered by FlippingBook