книги / Численное моделирование нестационарных переходных процессов в активных и реактивных двигателях
..pdf232 Глава 4. Моделирование акустической неустойчивости в PUTT
фиксированных цилиндрических сечениях на момент времени t = 1,5млс. В области свободного объёма от переднего днища - точка А (см. рис.4.15) до сечения в районе точки В происходит постепенное увеличение скорости движения продуктов сгорания до величины и,ШЛГ~ 199м/с. При входе в область большой обратной конусности и далее в район заднего днища поток несколько тормозится. В дальнейшем, попадая в сопло, поток продуктов сгорания интенсивно ускоряется. На данный момент времени также наблюдается существенное изменение по радиусу камеры сгорания продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания. Однако зоны противотока вдоль поверхности горения заряда твёрдого топлива здесь нет. Продольная сос тавляющая скорости потока продуктов сгорания вдоль по верхности горения от переднего днища в направлении сопла постепенно увеличивается и достигает в средней части камеры сгорания величины и1тах ~ 12м/с. Далее при входе пристеночного потока в область обратной конусности скорость его резко падает, достигая величины иШп ~ 5м /с. В районе заднего днища у стенки
Рис.4.20. Распределение продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания по длине камеры сгорания двигателя на момент времени t = 1,5млс.
4.3. Результаты численного моделирования |
233 |
камеры сгорания сохраняется обширная зона торможения потока продуктов сгорания.
На рис.4.21 представлено распределение продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания по длине камеры сгорания ракетного двигателя на твёрдом топливе в трёх
фиксированных цилиндрических |
сечениях |
на момент |
времени |
t = 10,0.шс. Характер течения |
в камере |
сгорания |
в целом |
аналогичен характеру течения на момент времени t = 1,5млс (см. рис.4.20). Однако есть и свои особенности. В области свободного объёма от переднего днища - точка А (см. рис.4Л5) до сечения в районе точки В происходит увеличение скорости движения продуктов сгорания уже до величины и1яю ~ 214м/с. При входе потока продуктов сгорания в зону обратной конусности у поверхности горения заряда твёрдого топлива возникает локальная зона противотока, где иШп * -1 2 м/с . У боковой стенки камеры сгорания в районе заднего днища зона торможения потока несколько видоизменяется. Вследствие чего изменяются и условия входа потока продуктов сгорания в сопло.
Рис.4.21. Распределение продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания по длине камеры сгорания двигателя на момент времени t = 10,0л*лс.
234 Глава 4. Моделирование акустической неустойчивости в РДТТ
На рис.4.22 представлено распределение продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания по длине камеры сгорания ракетного двигателя на твёрдом топливе в трёх фиксированных цилиндрических сечениях на момент времени t = 12Дш с. Здесь на фоне общего направления движения потока продуктов сгорания от переднего днища к соплу у поверхности горения заряда твёрдого топлива в районе переднего днища и в районе области обратной конусности вновь начинают зарождаться пока ещё локальные зоны противотока. Величина продольной составляющей скорости движения потока продуктов сгорания
вдоль поверхности горения заряда уменьшается, |
имея |
uimax ~24м/с. Постепенно подготавливаются условия |
к об |
разованию обширной области обратного течения вдоль по верхности горения заряда твёрдого топлива. Картина течения в камере сгорания ракетного двигателя на твёрдом топливе начинает циклически повторяться.
Рис.4.22. Распределение продольной составляющей скорости движения продуктов сгорания по длине камеры сгорания двигателя на момент времени / = 12,5млс.
Причины возникновения (возбуждения и подпитки) колебательного процесса в камере сгорания ракетного двигателя на твёрдом топливе следует, по-видимому, искать в структуре и
4.3. Результаты численного моделирования |
235 |
характере самого течения продуктов сгорания в камере двигателя. Колебания здесь имеют гидродинамическую (газодинамическую) глубоко нелинейную природу. Частота и амплитуда колебаний (амплитуда в особенности) зависят от ряда факторов. Главный из них - наличие существенного расслоения потока продуктов сгорания вдоль радиуса камеры сгорания по параметрам (главным образом по скорости) течения. Поток такой сложной структуры при входе в сопло нерегулярно взаимодействует со стенкой заднего днища двигателя и частично отражается от него. В районе заднего днища у боковой стенки камеры сгорания формируется обратное по отношению к основному потоку течение либо поток существенно притормаживается. Таким образом возбуждается и впоследствии (за счёт конечности размера камеры сгорания) циклически подпитывается нестационарное низкочастотное акустическое пульсирующее течение в камере сгорания ракетного двигателя на твёрдом топливе.
236
ЛИТЕРАТУРА
1.Абианц В.Х. Теория газовых турбин реактивных двигателей. / Изд.-е 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1965. - 310 с.
2.Абианц В.Х. Теория авиационных газовых турбин. / Изд-е 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 246 с.
3.Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. Изд-е. 4-е. - М.: Наука, 1976.-888 с.
4.Августинович В.Г., Егоров М.Ю., Каминский И.Р. и др. Численное моделирование нестационарного газодинамического взаимодействия сопловых и рабочих лопаток турбины и его применение при проектировании высокотемпературной турбины. - В сб.: Тезисы докладов отраслевой НТК «Многорежимные газотурбинные двигатели». Москва, ЦИАМ, 15-17.04.97г. -М .: ЦИАМ, 1997.
5.Августинович В.Г., Иноземцев А.А., Шмотин Ю.Н. и др. Нестационарные явления в турбомашинах (численное моделирование
иэксперимент). / Под ред. В.Г. Августиновича. - Екатеринбург - Пермь: ИМСС УрО РАН - ПГТУ, 1999. - 280 с.
6.Аверсон А.Э., Барзыкин В.В., Мержанов А.Г. К тепловой теории зажигания конденсированных веществ. - Доклады академии наук
СССР, 1966, т. 169, № 1, с. 158-161.
7.Акжолов М.Ж. Выполнение в методе крупных частиц Давыдова группового свойства инвариантности по отношению к операции переноса. - В кн.: II Международный симпозиум «Актуальные проблемы механики сплошных и сыпучих сред». - М.: НАПН, 1999, с. 15.
8.Акжолов М.Ж. Исследование методом крупных частиц Давыдова обтекания проницаемых тел. - В кн.: II Международный симпозиум «Актуальные проблемы механики сплошных и сыпучих сред». - М.: НАПН, 1999, с. 73.
9.Александров И. Перечень «критических технологий» министерства обороны США. - Зарубежное военное обозрение, 1991, № 12 (537), с. 73-74.
10.Алексеев Б.В., Котельников В.А. Зондовый метод диагностики плазмы. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 240 с.
11.Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1980. - 533 с.
12.Ангелус Т.А. Явление неустойчивого горения двухфазных топлив. - В кн.: Исследование ракетных двигателей на твёрдом топливе. / Под ред. М. Саммерфилда. - М.: Иностранная литература, 1963, с. 349371.
Ю.М. Давыдов, М.Ю. Егоров
Литература |
237 |
13.Андерсон В., Таннехиллб Дж., Плетгер Р. Вычислительная гидро механика и теплообмен. В 2-х томах. - М.: Мир, 1990. - 728 с.
14.Андрианов А.М., Земсков А.И., Прут В.В., Храбров В.А. Физические процессы при импульсном разряде в диэлектрических камерах. - Журнал технической физики, 1972, т. 42, № 2, с. 358-364.
15.Арцимович Л.А., Андрианов А.М., Гродзовский Г.Л., Храбров В.А. и др. Разработка и испытания электрореактивных двигателей в СССР и экономика их применения на космических объектах. - In: AIAA Conference, USA, 1973. -4 р.
16.Ассовский И.Г., Закиров З.Г., Лейпунский О.И. О влиянии условий зажигания на горение топлива. - Физика горения и взрыва, 1983, т. 19, №1, с. 41-46.
17.Ахмадеев В.Ф., Гусева Г.Н., Козлов Л.Н. и др. Гидродинамические источники акустических колебаний в камерах сгорания. - М.: ЦНИИНТИ КПК, 1990. - 44 с.
18.Ахмадеев В.Ф., Корляков В.Н., Козлов Л.Н. и др. Подавление акустических колебаний в камерах сгорания резонансными поглотителями. - М.: НПО «ИнформТЭИ», 1991.-е. 48.
19.Бабенко К.И., Воскресенский Г.П. Численный метод расчёта пространственного обтекания тел сверхзвуковым потоком газа. - ЖВМ и МФ, 1961, т. 1, № 6, с. 1051-1060.
20.Бабенко К.И., Воскресенский Г.П., Любимов А.Н., Русанов В.В. Пространственное обтекание гладких тел идеальным газом. - М.: Наука, 1964. - 505 с.
21.Бабешко В.А. Обобщённый метод факторизации в пространственных динамических задачах теории упругости. - М.: Наука, 1984. - 255 с.
22.Бабешко В.А., Глушков Е.В., Зинченко Ж.Ф. Динамика неодно родных линейно - упругих сред. - М.: Наука, 1989. - 344 с.
23.Бакулин В.Н., Образцов И.Ф., Потопахин В.А. Динамические задачи нелинейной теории многослойных оболочек. - М.: Наука, 1998. - 464 с.
24.Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидро механика. - М.: Недра, 1993. - 416 с.
25.Бейнач X. Дж., Рейнольдс К.Н. Турбовинтовые двигатели 90-х г.г. - Аэрокосмическая техника, 1985, т. 3, N 1, с. 14-22.
26.Белов Г.В., Ерохин Б.Т., Киреев В.П. Конверсия и качество энергетических систем. - М.: МРП, 1994. - 298 с.
27.Белов Г.В., Ерохин Б.Т., Киреев В.П. Композиционные материалы в двигателях летательных аппаратов. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.-341 с.
28.Белов Г.В., Зонштайн С.И., Оскерко А.П. Основы проектирования ракет. - М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.
29.Белов И.А. Модели турбулентности. - Л.: ЛМИ, 1982. - 89 с.
238 |
Литература |
30.Белов И.А., Кудрявцев Н.А. Теплоотдача и сопротивление пакетов труб. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 224 с.
31.Бетехтин С.А., Виницкий А.М., Горохов М.С. и др. Газо динамические основы внутренней баллистики. - М: Оборонгиз, 1957.-219 с.
32.Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов. - М.: Наука,
1986.-560 с.
33.Благородова Н.В. Использование метода крупных частиц при проектировании атмосферозащитных мероприятий в градо строительной практике. - В кн.: Юбилейный Международный симпозиум «Актуальные проблемы механики сплошных и сыпучих сред». - М.: НАПН-МАИ, 1997, с. 16.
34.Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. - М.: Наука, 1981. - 206 с.
35.Богод А.Б., Кимасов Ю.И. Расчёт трёхмерного трансзвукового течения идеального газа через пространственные решётки осевых турбомашин. - Изв. АН СССР: Механика жидкости и газа, 1980, № 5, с. 93-98.
36.Богуславский Е.И. Возможности метода крупных частиц и других численных методов для инженерного расчета экологоохранных задач. - В кн.: Юбилейный Международный симпозиум «Актуальные проблемы механики сплошных и сыпучих сред». - М.: НАПН-МАИ, 1997, с. 17.
37.Бойко Л.Г., Калямин Д.В. Применение метода крупных частиц к расчёту трансзвукового течения в решетках осевой компрессорной ступени. - В кн.: Газотурбинные и комбинированные установки. - М.: МВТУ им. Н.Э Баумана, 1987.
38.Бойко Л.Г., Давыдов Ю.М., Ершов В.Н., Калямин Д.В. Применение метода крупных частиц в исследовании трансзвукового течения в решётке профилей компрессорной ступени. - В сб.: Труды Всесоюзной конференции «Метод крупных частиц: теория и приложения», 1988, т. 1. Депонировано в ВИМИ 16.02.89г. № Д07720, с. 42-53.
39.Борисенко А.И. Газовая динамика двигателей. - М.: Оборонгиз, 1962. - 793 с.
40.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука, 1986. - 544 с.
41.Вилюнов В.Н., Ворожцов А.Б., Фещенко Ю.В. Эволюция полидисперсного ансамбля частиц металла в полузамкнутом канале. - Физика горения и взрыва, 1992, т. 28, № 6, с. 32-37.
42.Внутренняя баллистика артиллерийских систем и некоторые задачи нестационарного теплообмена в их узлах. / Под ред. Б.В.Орлова. - М.: ЦНИИ информации, 1978. - 136 с.
Литература |
239 |
43.Ворович И.И., Александров В.М., Бабешко В.А. Неклассические смешанные задачи теории упругости. - М.: Наука, 1974. - 456 с.
44.Ворович И.И., Бабешко В.А. Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей. - М: Наука, 1979. - 319 с.
45.Гнесин В.И. Численное решение прямой задачи расчёта трёхмерного трансзвукового потока в турбинной ступени. - Теплоэнергетика, 1982, №4, с. 35-39.
46.Гнесин В.И. Расчёт трёхмерного трансзвукового потока газа через ступень осевой турбины. - Изв. АН СССР: Механика жидкости и газа, 1982, №6, с. 138-146.
47.Гнесин В.И., Соколовский Г.А. Нестационарные трансзвуковые и вязкие движения в турбомашинах. - Киев: Наукова думка, 1986. - 263 с.
48.Гнесин В.И., Соколовский Г.А., Гродзинский В.Л. Численное решение задачи обтекания невязким газом двух последовательно расположенных неподвижной и подвижной решёток. - В сб.: Тезисы докладов конференции «Математическое моделирование процессов и конструкций турбомашин». Часть 2. - Харьков, 1976.
49.Гнесин В.И., Соколовский Г.А., Солодов В.Г. Сквозной метод расчёта трёхмерных трансзвуковых течений идеального газа в решетках турбомашин. - Известия Вузов: Машиностроение, 1980, № 10, с. 63-66.
50.Годунов С.К. Разностный метод численного расчёта разрывных решений уравнений гидродинамики. - Математический сборник, 1959, вып. 47(89), с. 271-306.
51.Годунов С.К. Уравнения математической физики. -М .: Наука, 1971. -416 с.
52.Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. - М.: Наука, 1976. - 400 с.
53.Годунов С.К., Прокопов Г.П. Об использовании подвижных сеток в газодинамических расчётах. - ЖВМ и МФ, 1972, т. 12, № 2, с. 429440.
54.Годунов С.К., Рябенький В.С. Разностные схемы. - М.: Наука, 1973. - 400 с.; изд. 2-е, доп., 1977. - 440 с.
55.Гольдштик М.А. Парадоксы вязких течений. - Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР, 1986. / Препринт № 143-86. - 38 с.
56.Горбунов Г.М. Лепешинский И.А., Рутовский В.Б. Расположение зоны горения в начальной части жаро-труб камер ГТД. - В кн.: Исследование рабочего процесса в камерах сгорания ГТД. - М.: Машиностроение, 1964, с. 5-16.
240 |
Литература |
57.Горелов Д. Н. О гидродинамическом взаимодействии решёток пластин при их относительном движении. - ПМТФ, 1974, № 1, с. 4954.
58.Горохов М.С., Липанов А.М., Русяк И.Г. Основы современной теории внутренней баллистики орудий. - М.: ЦНИИНТИ и ТЭИ, 1988.
59.Гостерлоу Дж. Аэродинамика решёток турбомашин. - М.: Мир, 1987. -392 с.
60.Граве И.П. Опыт теоретического исследования закона развития давлений при горении пороха в неизменяемом пространстве. Часть II. Закон развития давлений. / Диссертация. - Спб.: Литография Михайловского артиллерийского училища, 1904. - 159 с.
61.Граве И.П. Заявочное свидетельство № 746 на изобретение боевой ракеты на бездымном порохе. Получено 16 июля 1916.
62.Граве И.П. Реактивный принцип в военной технике. - Красная звезда, 1932,4 октября.
63.Граве И.П. Внутренняя баллистика. Пиродинамика. Вып. I. - Л.: Артиллерийская академия РККА, 1933. - 160 с.
64.Граве И.П. Внутренняя баллистика. Пиродинамика. Вып. II / Изд-е 2- е, перераб. и доп. - Л.: Артиллерийская академия РККА им. Дзержинского, 1934. - 292 с.
65.Граве И.П. Внутренняя баллистика. Пиродинамика. Вып. IV. - Л.: Артиллерийская академия РККА им. Дзержинского, 1937. - 64 с.
66.Григолюк Э.И., Мамай В.И. Нелинейное деформирование тонкостенных конструкций. - М.: Наука, 1997. - 272 с.
67.Громадка Т., Лей Ч. Комплексный метод граничных элементов в инженерных задачах. - М.: Мир, 1990. - 303 с.
68.Гутников А.И., Жолдасов А., Закиров С.Н., Шведов В.М. и др. Взаимодействие залежей газа и нефти с пластными водами. - М.: Недра, 1991.-189 с.
69.Давыдов Ю.М. Нестационарный метод расчета газодинамических задач. - Отчёт ВЦ АН СССР и МФТИ, № 173. - М.: ВЦ АН СССР,
1968.-29 с.
70.Давыдов Ю.М. Разработка нестационарного метода «крупных частиц» и расчёт обтекания цилиндрического торца на трансзвуковых и сверхзвуковых режимах. - М.: МФТИ, 1969. - 61 с.
71.Давыдов Ю. М. Метод «крупных частиц» для задач газовой
динамики. - Дисс. на соиск. уч. ст. канд. физ.- мат. наук. - М.: МФТИ, 1970.-183 с.
72.Давыдов Ю.М. Расчёт обтекания тел произвольной формы методом «крупных частиц». - ЖВМ и МФ, 1971, т. 11, № 4, с. 1056-1063.
73.Давыдов Ю.М. К расчёту нерегулярного отражения ударных волн методом «крупных частиц». - В сб.: Труды МФТИ. Серия: аэромеханика, процессы управления. - М.: МФТИ, 1973, с. 71-79.
Литература |
241 |
74.Давыдов Ю.М. Исследование трансзвуковых и сверхзвуковых течений методом «крупных частиц». - В кн.: Численное исследование современных задач газовой динамики. - М.: Наука, 1974, с. 83-181.
75.Давыдов Ю.М. Метод «крупных частиц» (расщепление по физическим процессам). - В сб.: Численные методы решения задач переноса. Материалы Международной школы-семинара. Минск, 8- 16.09.79г. Часть 1. - Минск: ИТМО АН БССР, 1979, с. 57-85.
76.Давыдов Ю.М. Численный эксперимент в гидродинамике по исследованию срывных вязких потоков методом «крупных части». - В кн.: Нелинейные волны. - М.: Наука, 1979, с. 227-239.
77.Давыдов Ю.М. Интегральных соотношений метод. - В кн.: Математическая энциклопедия. Т. 2. - М.: Советская энциклопедия, 1979, с. 603-610.
78.Давыдов Ю.М. Многопараметрические схемы расщепления для решения пространственно-трёхмерных нестационарных задач. - Доклады академии наук СССР, 1979, т. 247, № 6, с. 1346-1350.
79.Давыдов Ю.М. Пакет прикладных программ КРУЧА. - М., ВЦ АН
СССР, 1979. - 150 с./ Инф.бюлл. «Алгоритмы и программы», М.: ВНТИЦ, 1980, № 4 (36), П004355, с. 39.
80.Давыдов Ю.М. Дифференциальные приближения и представления разностных схем. -М .: МФТИ, 1981. - 131с.
81.Давыдов Ю.М. Крупных частиц метод. - В кн.: Математическая энциклопедия. Т. 3. -М .: Советская энциклопедия, 1982, с. 125-129.
82.Давыдов Ю.М. Различные виды матриц аппроксимационной дисперсии разностных схем. - ЖВМ и МФ, 1985, т. 25, № 9, с. 14221425.
83.Давыдов Ю.М. Схемная вязкость. - В кн.: Математическая энциклопедия. Т. 5. - М.: Советская энциклопедия, 1985, с. 303-304.
84.Давыдов Ю.М. Характеристик метод. - В кн.: Математическая энциклопедия. Т. 5. -М .: Советская энциклопедия, 1985, с. 751-753.
85.Давыдов Ю.М. Крупных частиц метод. - В кн.: Математический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1988, с. 303-304.
86.Давыдов Ю.М. Численное моделирование задач радиационной газовой динамики методом крупных частиц. - М. НИИ парашютостроения, 1990. - 96 с.
87.Давыдов Ю.М. Образование зоны повышенной концентрации частиц при сфокусированном вдуве в двухфазной среде. - Доклады академии наук СССР, 1990, т. 315, № 4, с. 813-815.
88.Давыдов Ю.М. Современная нелинейная теория разностных схем газовой динамики. - М.: НИИ парашютостроения, 1991. - 104 с.