The method of calculation of the jets of combustion products at the rocket launch
The mathematical model of account of the supersonic not isobaric flooded axisymmetrical jets of rocket engines with allowance for interaction of a turbulent stratum of merging with a shock - wave nucleus of a jet and burning of combustible components contained in expiring gases represented. The economic zone approach on basis of a docking the Navier-Stokeses equations representing current in a supersonic not isobaric zone of a jet, and equations of a boundary layer circumscribing current in subsonic isobaric of a part of a stratum of merging is offered. Features of algorithm are a solution of the equations with the help of monotone scheme of the second order of approximation, and also a method of a docking of local solutions permitting to conduct selection of the boundaries of settlement area during calculations, proceeding from local gradients of parameters.
Разработан экономичный метод расчета сверхзвуковых неизобарических затопленных осесимметричных струй ракетных двигателей с учетом вязко-невязкого взаимодействия турбулентного слоя смешения с ударно-волновым ядром струи и догорания горючих компонент, содержащихся в истекающих газах. Применен зональный подход на базе стыковки параболизованных уравнений Навье-Стокса, представляющих течение в сверх-звуковой неизобарической зоне струи, и уравнений пограничного слоя, описывающих течение в дозвуковой изобаpической части слоя смешения. Особенностями алгоритма являются способ стыковки локальных решений, позволяющий проводить выделение границ расчетной области исходя из локальных градиентов параметров, а также решение уравнений с помощью монотонной схемы второго порядка аппроксимации Результаты подтверждены сравнением расчетов параметров изобарических и неизобарических струй продуктов сгорания топлива с экспериментальными данными.
1. B.E. Launder, D.B. Spalding. The Numerical Computation of Turbulent Flow. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering Vol. 3, 1974, pp. 269-289.
2. Теория турбулентных струй. Под редакцией Г.Н. Абрамовича. М.: Наука. 1984.
3. S.M. Dash, R.G. Wilmoth and H.S. Pergament. An Overlaid Viscous/Inviscid Model for the Prediction Jet Entrainment. AIAA Journal, Vol. 17, Sept. 1979.
4. V.N. Vatsa, M.J. Werle and O.L. Andersen. Solution of Slightly Underexpanded Ax-isymmetric Co-Flowing Jet Flows. AIAA Paper №80-0006, 1980.
5. Козлов В.Е. Метод расчета слабонедорасширенной сверхзвуковой турбулентной струи в дозвуковом спутном потоке. В кн. Сверхзвуковые газовые струи. Новоси-бирск: Наука СО, 1983, стр.64-72
6. S.M. Dash, D.E. Wolf. Shock-Capturing Parabolized Navier-Stokes Model(SCIPVIS) For the Analysis of Turbulent Underexpended Jets. AIAA Paper N 83-704, 1983
7. Сафронов А.В. Разностный метод расчета стационарных сверхзвуковых течений газа из соотношений на разрывах. Материалы VI Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2006) 26 июня-1 июля 2006г. Санкт-Петербург.-М.:Вузовская книга,2006.
8. Б.Г.Трусов. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация – М.: МГТУ. Дисс. д.т.н.,1984.
9. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справоч-ник под ред. В.П. Глушко. т.1. М: ВИНИТИ АН СССР, 1976.
10. Аэродинамика ракет. Под редакцией М. Хемша и Дж. Нильсена. Кн.2. Москва «Мир» 1989.
11. Секундов А.Н. Применение дифференциального уравнения для турбулентной вяз-кости к анализу плоских неавтомодельных течений . МЖГ №5, 1971.
12. C.N.Chen. Calculations of Far-field and Near-field Jet Noise. AIAA Paper N 75-93, 1975.
13. Сафронов А.В. , Никишин Б.А Расчет сверхзвуковых неизобарических турбулент-ных затопленных струй. В кн. Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации ,1990,1991 гг.-М.: Наука, 1991, стр.92.
14. В.В Кудрявцев, А.В. Сафронов. Численное моделирование параметров затопленных струй продуктов сгорания на основе параболизованных уравнений Навье-Стокса. Тезисы докладов Третьей международной конференция по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2000), Истра-Москва, 3-7 июля 2000г.-М.:МГИУ,2000.
15. Погорелов В.И. Параметры определяющие дальнобойность сверхзвуковой газовой струи. ЖТФ т.47 №2, 1977
16. Lou J.C. Mach namber and temperature effects on jets.- AIAA J. 1980 v.18 №6.
17. Красоткин В.С., Мышанов А.И., Шалаев С.П., Широков Н.Н. и Юделович М.Я. Исследования сверхзвуковых изобарических турбулентных струй. МЖГ №4,1988
