Исследование термосилового нагружения газоотражателей стартовых комплексов ракет космического назначения при работе систем водоподачи
Автор: Синильщиков Борис Евгеньевич, Синильщиков Валерий Борисович
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2 (20), 2017 года.
Бесплатный доступ
В большинстве современных стартовых комплексов ракет космического назначения для защиты от оплавления поверхностей, испытывающих непосредственное воздействие высокотемпературных газовых струй и акустическое воздействие, используются системы водоподачи. В статье производится оценка параметров силового и теплового нагружения газоотражателя при работе систем водоподачи на основе численного моделирования трехмерных двухфазных газокапельных течений и описывается математическая модель. Для описания течений газа используются уравнения Навье-Стокса, дополненные алгебраической моделью турбулентности подобной модели Прандтля, но учитывающей влияние капельной фазы. Термодинамические параметры определяются по модели идеального газа для механической смеси трех компонент: продуктов сгорания, атмосферного воздуха и пара, образовавшегося при испарении воды. Течение капельной фазы рассчитывается на основе континуального подхода с использованием элементов траекторного подхода. Учитываются сопротивление, испарение и дробление капель. Расчет проводится для области от среза сопла ракетного двигателя до газоотражателя. По параметрам газокапельного потока, натекающего на преграду, оцениваются значения тепловых потоков в поверхности. Приводятся результаты расчетов для вариантов, различающихся схемой водоподачи, расположением патрубков, скоростью и дисперсностью распыла.
Ракетный двигатель, струя, газоотражатель водоподача, тепловые потоки, испарение
Короткий адрес: https://sciup.org/14117393
IDR: 14117393 | УДК: 532.529.5;
Investigation of force and thermal loading of jet deflectors of launch complexes of space rockets during the work of water supply systems
In the most of modern launch complexes of space rockets the water supply systems are used to defend the surfaces acted directly upon by high-temperature jet flows from melting. The paper presents the estimation for parameters of force and heat loads of jet deflector during the work of intra-jet and extrajet water supply systems. The method of numerical simulation for two-phase gas-droplet flows is used. The description of a mathematical model is given. For description of gas flow the Navier-Stokes equations completed with an algebraic model of turbulence are applied, this model being similar to the Prandtl one but taking into account the influence of a droplet phase. Thermodynamic parameters are determined by the model of ideal gas for a mechanical mixture of three components: combustion products, atmospheric air, and vapor (steam) formed as a result of water evaporation. The flow of a droplet phase is calculated on the base of continual approach with using the elements of trajectory approach...
Список литературы Исследование термосилового нагружения газоотражателей стартовых комплексов ракет космического назначения при работе систем водоподачи
- Технологические объекты наземной инфраструктуры ракетно-космической техники. Инженерное пособие. Кн. 1 / под общ. ред. И. В. Бармина. М.: Полиграфикс-РПК, 2005. 416 с.
- Газодинамика стартовых комплексов / Г. П. Бирюков, А. Б. Бут, В. А. Хотулев, А. С. Фадеев. М.: Рестарт, 2012. 364 с.
- Результаты расчётно-экспериментальных исследований газодинамических процессов при взаимодействии многоблочных струй ракетных двигателей с газоотражателем стартового сооружения / В. Г. Дегтярь, Е. С. Меркулов, А. В. Сафронов, В. И. Хлыбов // Космонавтика и ракетостроение. № 1 (70). 2013. С. 37-45.
- Расчетные исследования газодинамики старта в обеспечение создания СК РН сверхтяжелого класса / А. В. Сафронов, М. О. Кравчук, Т. О. Абдурашидов, А. Б. Бут // Сб. трудов XLI Академических чтений по космонавтике. М.: МГТУ им. Баумана, 2017.
- Development of Modeling Capabilities for Launch Pad Acoustics and Ignition Transient Environment Prediction/Jeff West, Louise L. Strutzenberg, Gabriel C. Putnam, Peter A. Liever, Brandon R. Williams// 18th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference; Colorado Springs, CO; 4-6 Jun. 2012; United States 33rd AIAA Aeroacoustics Conference; Colorado Springs, CO; 4-6 Jun. 2012.
- Волков К. Н., Емельянов В. Н. Течения газа с частицами. М.: Физматлит, 2008. 600 с.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч.1. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 464 с.
- Сафронов А. В. О применимости моделей турбулентной вязкости для расчета сверхзвуковых струйных течений // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2012. Т. 13, вып. 1.
- Синильщиков Б. Е., Синильщиков В. Б., Андреев О. В. Использование модели Г. Н. Абрамовича для учета влияния частиц на турбулентность при прикладных численных расчетах сверхзвуковых струйных течений // Сб. трудов VII международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ'2008). Алушта, 2008.
- Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей: учеб. пособие / под ред. В. П. Глушко. М.: Машиностроение, 1989. 464 с.
- Сравнение некоторых схем сквозного счета. Ч. 1. Стационарные течения / Ю. М. Белецкий, П. А. Войнович, С. А. Ильин, Е. В. Тимофеев, A. A. Фурсенко. Л.: Препринт ИТФ им. А.Ф. Иоффе № 1383, 1989. 67 с.
- Сопоставление расчетных и экспериментальных данных о взаимодействии струи с газоотражателем в случае приосевого впрыска воды / О. В. Андреев, В. П. Зюзликов, Б. Е. Синильщиков, В. Б. Синильщиков, А. Г. Гончар, Т. Т. Соколова, Л. А. Шилов // Космонавтика и ракетостроение. № 3 (56). 2009. С. 5-14.
