Влияние геометрических параметров входного участка утопленного сопла на коэффициент расхода

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

2020. Т. 27. № 2. С. 140-148.

DOI: 10.34759/vst-2020-2-140-148

Авторы

Сабирзянов А. Н. *, Кириллова А. Н. **, Хаматнурова Ч. Б. ***

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, КНИТУ - КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: ANSabirzyanov@kai.ru
**e-mail: Anya_pand@mail.ru
***e-mail: Chulpan100@mail.ru

Аннотация

Современными методами вычислительной гидродинамики реализована оценка влияния геометрических параметров входного участка утопленного сопла на совершенство процессов истечения. Рассмотрены эллипсоидная форма входного участка и форма, образованная с использованием соотношения Витошинского, с различными геометрическими параметрами и разной степенью утопленности. Получены зависимости газодинамической составляющей коэффициента расхода от геометрических параметров утопленной части сопла. По результатам численного моделирования сформулированы некоторые рекомендации для проектирования входного участка утопленных сопел.

Ключевые слова:

РДТТ, утопленное сопло, газодинамическая составляющая коэффициента расхода, форма утопленной части сопла, численное моделирование

Библиографический список

  1. Губертов A.M., Миронов В.В., Борисов Д.М. и др. Газодинамические и теплофизические процессы в ракетных двигателях твердого топлива / Под ред. А.С. Коротеева. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.

  2. Taherinezhad R., Zarepour G. Theoretical, Numerical and Experimental Investigation of Vortex Shedding in a Novel Sub-Scaled Motor // Journal of Applied Fluid Mechanics. 2019. Vol. 12. No. 4, pp. 1319–1332. DOI: 10.29252/jafm.12.04.29686

  3. Volkov K.N., Denisikhin S.V., Emel’yanov V.N. Gas dynamics of a recessed nozzle in its displacement in the radial direction // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2017. Vol. 90. No. 4, pp. 932–940. DOI: 10.1007/s10891-017-1640-8

  4. Volkov K.N., Emel’yanov V.N., Denisikhin S.V. Formation of Vortex Structures in the Prenozzle Space of an Engine with a Vectorable Thrust Nozzle // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2016. Vol. 89. No. 3, pp. 660–670. DOI: 10.1007/s10891-016-1424-6

  5. Cavallini E., Bianchi D., Favini B., Di Giacinto M., Serraglia F. Internal Ballistics Modeling of High Performance SRMs with Coupled Nozzle Erosion Characterization // 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (31 July – 03 August 2011, San Diego, California). AIAA 2011-5799. DOI: 10.2514/6.2011-5799

  6. Гапоненко О.В. Основные направления развития прорывных технологий в космической деятельности России и проблемы их разработки и внедрения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 6(90). URL: http://www.engjournal.ru/search/keyword/6982/page1.html DOI: 10.18698/2308-6033-2019-6-1893

  7. Пономарев А.А., Пономарев Н.Б. Исследование потерь удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 6. С. 66-71.

  8. Islam S., Md Shafiqul I. Numerical Analysis for Determination of Hydrodynamic Characteristics of a Gimbaled Thrust Vectoring Nozzle // Journal of Bangladesh Academy of Sciences. 2017. Vol. 41. No. 1, pp. 69-84. DOI: 10.3329/jbas.v41i1.33505

  9. Николаев Ю.М., Панин С.Д., Соломонов Ю.С., Сычев М.П. Основы проектирования твердотопливных управляемых баллистических ракет: Учебное пособие. Ч. II. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 140 с.

  10. Лухтура Ф.И. О потерях энергии при течении газа в соплах. Ч. 2 // Вестник Приазовского государственного технического университета. Сер.: Технические науки. 2005. № 15-1. C. 175–180.

  11. Ерохин Б.Т., Сорокин В.А., Ермолаев А.Ю., Синяков А.Э. Методы исследования эффективности конструкций сопловых аппаратов энергосистем // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2016. № 3(93). С. 143–147.

  12. Yu K., Yang X., Mo Z. Profile Design and Multifidelity Optimization of Solid Rocket Motor Nozzle // Journal of Fluids Engineering. 2014. Vol. 136. No. 3, 031104, 6 p. DOI: 10.1115/1.4026248

  13. Дегтярев С.А., Семёнов П.А., Борисов Д.М., Руденко А.М. Моделирование двухслойных течений и теплообмена при организации завесы в высокоэнтальпийных потоках // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 5. С. 23-32.

  14. Лаврухин Г.Н. Аэрогазодинамика реактивных сопел. В 3-х т. Т.1. Внутренние характеристики сопел. – М.: Наука; Физматлит, 2003. – 376 с.

  15. Милехин Ю.М., Ключников А.Н., Бурский Г.В., Лавров Г.С. Энергетика ракетных двигателей на твердом топливе. – М.: Наука, 2013. – 207 с.

  16. Сабирзянов А.Н., Кириллова А.Н. Многофакторность влияния степени утопленности сопла на коэффициент расхода // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2018. № 1(24). С. 43–50.

  17. Alam M.M.A., Setoguchi T., Matsuo S., Kimc H.D. Nozzle geometry variations on the discharge coefficient // Propulsion and Power Research. 2016. Vol. 5. No. 1, pp. 22–33. DOI: 10.1016/j.jppr.2016.01.002

  18. Miller W.H., Barrington D.K. A Review of Contemporary Solid Rocket Motor Performance Prediction Techniques // Journal of Spacecraft and Rocets. 1970. Vol. 7. No. 3, pp. 225–237. DOI: 10.2514/3.29911

  19. Бабченко В.Ф., Зубец П.Ф., Фахрутдинов И.Х. Исследование конструктивных схем сопел РДТТ с газодинамическим управлением // Оборонная техника. 1978. Т. 9. С.10–12.

  20. Соловьев Л.С. Обзор существующих способов управления ракетами // Человек в природном, социальном и социокультурном окружении: Сборник трудов II региональной студенческой научно-практической конференции. 2018. – Ижевск: Частное образовательное учреждение высшего образования «Восточно-Европейский институт», 2018. С. 185–198.

  21. Shimada T., Sekiguchi M., Sekino N. Flow inside a solid rocket motor with relation to nozzle inlet ablation // AIAA Journal. 2007. Vol. 45. No. 6, pp. 1324–1332. DOI: 10.2514/1.22952

  22. Сабирзянов А.Н., Глазунов А.И., Кириллова А.Н., Титов К.С. Моделирование коэффициента расхода сопла ракетного двигателя // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2018. № 2. С. 105–111.

  23. Идельчик И.Е. Исследование сопел аэродинамических труб // Технические заметки ЦАГИ. – М.: Издво и тип. Центр. аэро-гидродинам. ин-та им. проф. Н.Е. Жуковского, 1935. – 33 с.

  24. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Д.А. Ягодникова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 488 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020