Разработка модели определения необходимого объема камеры и отношения площадей на выходе из цилиндрического участка камеры сгорания и минимального сечения для полного завершения процесса горения, независимо от вида топлива (системы смесеобразования).
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукВ камере сгорания ЖРД происходит комплекс взаимосвязанных физико-химических процессов, преобразования компонентов топлив в продукты сгорания. При разработке нового двигателя большая часть расходов идет на разработку и доводку основных узлов двигателя, как турбонасоса с газогенератором (энергетическая головка) и камеры сгорания. Однако при переходе на другие, в том числе перспективные топлива и другие системы возникает и необходимость в разработке и доводке основного узла - камеры сгорания. Указанная проблема весьма актуальна, поскольку разработка методов ее решения позволяет существенно снижать стоимость разработки двигателей. На защиту выносится: Рассматривая основные проблемы при проектировании новых двигателей и в частности системы смесеобразования, автором защищается: · Математическая модель для определения необходимого объема камеры с учетом основных влияющих параметров независимо от системы смесеобразования, используя данные существующих двигательных систем, работающие на разных компонентах;Ввиду того, что многие процессы внутри камеры протекают параллельно, необходимое, суммарное время пребывания определяется в основном наиболее медленным процессом. Теоретически оценить необходимое время для полного совершения процесса сгорания очень трудно изза большого количества влияющих факторов, как: - специфика впрыскивания топлива (спектр формирования капель), - расположение и количество форсунок, - конструкции форсунки и форсуночной головки, - колебательные процессы внутри камеры сгорания, - теплофизические свойства компонентов, - радиальная неравномерность по расходу и соотношение компонентов. Данный раздел посвящен обзору и краткому анализу, наиболее распространенных методов решения данной задачи: - эмпирическая зависимость, приемлемая для водородно-кислородных двигателей, - метод геометрического подобия, - метод, основан на критериях Дамкеллера DAI, - метод выбора характерной, приведенной длины, - метод задания времени пребывания, - задание длины камер в виде калибров, - эмпирический метод на основе заданного давления в камере, - оптимизация на основе модельной или натурной камеры, - прочие смодифицированные методы. Входящий в это уравнение параметр определяется по следующему выражению: (2) где a - экспериментальный коэффициент (рис.2), рс - давление в камере сгорания, pr - эталонное давление, N - количества форсунок, ur-uгор/uокис отношение скоростей подачи компонентов, l - длина камеры. К самым распространенным методам в этом направлении относятся: - выбор характерной длины на основе рекомендации в зависимости от топливной пары, - задание времени пребывания на основе рекомендации или опыта, - задание определенного количества калибров в зависимости от диаметра элемента для определения длины камеры, - определение на основе давления как определяющий параметр, - проведение оптимизации на основе модельной или натурной камеры.