Алгоритм расчета состава смеси продуктов сгорания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

5. Яцуненко В. Г., Назаров В. П., Коломейцев А. И. Стендовые испытания жидкостных ракетных двигателей : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016.

References

1. Volkov E. B., Golovkov L. G., Siricin T. A. Liquid rocket engine. Bases of the theory of units LRE and propulsion systems. Moskow : Voenizdat publ., 1970.

2. Volkov E. B., Sudakov R. S., Siricin T. A. Bases of the theory of reliability of rocket engines. Moskow : Mashinostroenie, 1974.

3. Kolomencev A. I., Kraev M. V., Nazarov V. P. Tests and ensuring reliability. Textbook Siberian state aerospace university ; Moskow aviation institute. Krasnoyarsk, 2008.

4. Kraev M. V., Nazarov V. P., Yacunenco V. G., Bases of the theory and calculation reliability of rockets engines. Textbook for students specialty 16302 "Rockets engines" / Siberian state aerospace university. Krasnoyarsk, 2008.

5. Yacunenco V. G., Nazarov V. P., Kolomencev A. I. Tests bench liquid rockets engines: textbook / Siberian state aerospace university. Krasnoyarsk, 2016.

© Самошкин В. M., Петров И. М., 2016

УДК 629.7(075.8)

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА СОСТАВА СМЕСИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Д. Р. Тележенко, Д. А. Жуйков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Представлен алгоритм и разработанная блок-схема, позволяющие произвести расчет состава смеси продуктов сгорания камеры ЖРД.

Ключевые слова: алгоритм, камера ЖРД, дихотомия, продукты сгорания.

ALGORITHM FOR CALCULATING THE COMPOSITION OF THE MIXTURE COMBUSTION

D. R. Telezhenko, D. A. Zhuikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper shows an algorithm and a developed flow chart allowing to calculate the composition of the mixture of LRE combustion chamber products.

Keywords: algorithm, LRE chamber, dichotomy, combustion products.

Обеспечение и повышение эксплуатационных характеристик летательных аппаратов в целом предопределяют необходимость дальнейшего совершенствования теории и методик расчета процессов, протекающих в агрегатах и узлах двигательной установки [1]. Анализ существующих научно-технических источников показывает, что в последние десятилетия существует устойчивый научно-практический интерес к моделированию и разработке расчетных методик процессов горения в широком диапазоне практического назначения [2].

В данной работе разработан алгоритм, позволяющий произвести расчет смеси газов, образующейся в результате смешения компонентов и непосредственного сгорания топлива [3]. Ключевые выражения, описывающие работу алгоритма:

- закон Дальтона

Pd =Х P, (1)

где Pi - парциальное давление отдельного газа;

- разность давлении

АР = Рв - Р, (2)

где Р - действительное давление смеси газов в сече-

нии;

- энтальпия

j ), (3)

цР

где - энтальпия 1-го газа;

- полная энтальпия топлива

/ = ^^^, (4)

т 1 + Кд

где Кд - массовое действительное соотношение компонентов;

- разность энтальпиИ

А/ = 1т - / • (5)

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Укрупненная блок-схема представлена на рисунке. Данный алгоритм начинается с блока определения границ по температуре, это необходимо для определения температуры в сечении. Далее идет непосредственный расчет состава смеси газов, который начинается с блока определения границ по объемной доле. Задавшись объемной долей г, используя уравнения баланса элементов и уравнения химического равновесия, рассчитывают парциальные давления всех десяти газов, входящих в состав продуктов сгорания [4].

После этого рассчитываются давление по закону Дальтона и разность этого давления с заданным давлением в сечении, также далее рассчитываются массовая энтальпия, полная энтальпия и разность этих энтальпий.

По окончании расчета смеси газов, используя метод дихотомии по разности давлений, производят корректировку границ объемной доли [5]. Далее в алгоритме происходит проверка заданной объемной доли с заданной точностью путем сравнения давления полученного по закону Дальтона, как суммы парциальных давлений, с давлением в сечении. После, если результаты проверки удовлетворяют требованиям, происходит корректировка границ температуры методом дихотомии [5].

Конец алгоритма представляет собой проверку заданной температуры, путем сравнения массовой энтальпии, зависящей от конкретной температуры, с энтальпией топлива, тогда результаты проверки удовлетворяют требованиям, и расчет завершается.

Блок-схема алгоритма расчета смеси газов продуктов сгорания

Таким образом, разработан полностью рабочий алгоритм расчета смеси продуктов сгорания в камере ЖРД, который будет реализован в программном обеспечении [6].

Автоматизированный расчет состава смеси продуктов сгорания позволит в дальнейшем корректно определять энергетические характеристики камеры ЖРД, проектировать более совершенные конструкции и проводить имитационное моделирование работы ЖРД в целом.

Библиографические ссылки

1. Алемасов В. Е., Дрегалин А. Ф., Тишин А. П. Теория ракетных двигателей. М. : Машиностроение, 1989. 464 с.

2. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 488 с.

3. Беляев Е. Н., Чванов В. К., Черваков В. В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей. М. : Изд-во МАИ, 1999. 228 с.

4. Горностаев В. И. Термодинамический расчет двигателя / Сиб. аэрокосмич. акад. 1994. 39 с.

5. Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. П. Вычислительные методы для инженеров. М. : Мир. 1998. 544 с.

6. Тележенко Д. Р., Жуйков Д. А. Программное обеспечение к расчету основных параметров камеры ЖРД // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы XII Междунар. науч. конф. (11-15 апреля 2016, г. Красноярск) : в 2 т. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016.

References

1. Alemasov V. E., Dregalin A. F. silence AP Theory of rocket engines. M. : Engineering, 1989. 464 p.

2. Dobrovolsky M. V. liquid rocket engine. Fundamentals of design. M. : Publishing House of the MSTU. N. E. Bauman, 2005. 488 p.

3. Belyaev E. N., Chvanov V. K. Chervakov V.V. Mathematical modeling of working process of liquid rocket engines. M. : Publishing house of the Moscow Aviation Institute, 1999. 228 p.

4. Gornostaev V. I. thermodynamic calculation engine. CAA. 1994. 39.

5. Amosov A. A., Dubinsky Yu. .A., Kopchenova N. P. Numerical Methods for Engineers. M. : Mir. 1998. 544 p.

6. Telezhenko D. R, Zhuikov D. A. Software for the calculation of basic camera parameters LRE // Actual problems of aviation and aerospace: materials XII Intern. scientific. conf. (11-15 April 2016, Krasnoyarsk): 2 t.; Sib. state. aerospace. univ. Krasnoyarsk, 2016.

© Тележенко Д. Р., Жуйков Д. А., 2016

УДК 621.565.93

ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ

Д. Р. Тележенко, А. А. Окладников, М. В. Кубриков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрен эффект возникновения пульсаций давления в центробежных насосах турбонасосного агрегата ЖРД.

Ключевые слова: пульсации давления, лопатки рабочего колеса, центробежный насос, столкновение потоков.

PRESSURE PULSATION IN CENTRIFUGAL PUMPS

D. R. Telezhenko, A. A. Okladnikov, M. V. Kubrikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The research demonstrates effect of the occurrence ofpressure pulsations in centrifugal pumps in LRE turbopump unit.

Keywords: pressure fluctuations, the impeller blades, centrifugal pump, the collision flows.

Оценка различных колебаний и пульсаций в узлах двигательной установки играет важную роль при проектировании ЖРД. При работе центробежного насоса лопатки конечной толщины на рабочем колесе образуют различные завихрения и турбулентность, которые в свою очередь создают пульсации давления на задней кромке лопатки [1].

На рисунке схематично показано распределение скоростей потока до столкновения и после. Пульсации давления на частоте лопаток рабочего колеса вызываются каждой лопастью при прохождении через «корпусной водорез» - участок, где поток переходит из вращательного движения в поступательное [2]. Вызывают пульсации давления различные физические