Использование квазиодномерной методики для расчета интегральных характеристик ГЛА


Просмотр статьи
PDF, 982,4 КБ

Using quasi-one-dimensionalmethod for calculating the integral characteristics of the hypersonic aircraft

Combustion of hydrogen-air mixture in the scramet chamber is modeled. Fields of chemical species concentrations, pressure, and temperature are calculated by quasi-one-dimensional computational model based on unsteady governing equations including Navier-Stokes equations, energy conservation and diffusion equations together with system of chemical kinetic equations. One-dimensional pressure distribution is presented. Method of the numerical simulation and details of the problem under consideration are presented.

scramjet, hydrogen-air mixture, quasi-one-dimensional computational model

Роман Константинович Селезнев, Сергей Тимофеевич Суржиков, Кирилл Андреевич Жорник

Том 16, выпуск 3, 2015 год



В данной работе реализована квазиодномерная модель гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД), которая позволяет получать распределения газодинамических параметров вдоль тракта двигателя и проводить анализ конструкции двигателя. Произведена верификация полученных газодинамических распределений на группе известных экспериментальных и расчетных данных. Квазиодномерная модель позволяет оценить дальность полета ГЛА.

ГПВРД, горение водорода, квазиодномерная модель

Роман Константинович Селезнев, Сергей Тимофеевич Суржиков, Кирилл Андреевич Жорник

Том 16, выпуск 3, 2015 год



1. Kiefer J.H.,Lutz R.J.Vibrational relaxation of hydrogen // J.Chem. Phys. 1966. Vol.44. P.668.
2. Балмина Р.В. и др. Состояние и перспективы разработки гиперзвукового вооружения // Обзорно-аналитический журнал «Техническая информация». 2012. Т. 1-2. С. 1-76.
3. L. Moses P. et al. NASA hypersonic flight demonstrators—overview, status, and future plans // Acta Astronaut. 2004. Vol. 55, № 3-9. Pз. 619–630.
4. Hass N., Smart M., Paull A. Flight Data Analysis of the HYSHOT 2 // AIAA/CIRA 13th Int. Sp. Planes Hypersonics Syst. Technol. Conf. Reston, Virigina: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2005. Pp. 1–17.
5. Surzhikov, S.T., Seleznev, R.K., Tretjakov, P.K., Zabaykin, V.A., “Unsteady Thermo-Gasdynamic Processes in Scramjet Combustion Chamber with Periodical Input of Cold Air,” AIAA 2014-3917. 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2014.
6. Engblom W., Frate F., Nelson C. Progress in validation of WIND-US for ramjet/scramjet combustion. 2005. № January. Pp. 1–18.
7. Birzer C., Doolan C. Quasi-one-dimensional model of hydrogen-fueled scramjet combustors // J. Propuls. power. 2009. Vol. 25, № 6. Pp. 1220–1225.
8. Brien T.F.O., Starkey R.P., Lewis M.J. Quasi-One-Dimensional High-Speed Engine Model with Finite-Rate Chemistry // AIAA J. 2001. Vol. 17, № 6.
9. Seleznev, R.K., Surzhikov, S.T. "A Generalized Newton Method for Differential Equation of Chemical Kinetics" AIAA 2013-3009. 44th AIAA Thermophysics Conference, June 24-27, 2013, San Diego, CA. 17 p.
10. Anderson J.D. Modern Compressible Flow: With Historical Perspective. 2004. 760 p.
11. Tetlow M.R., Doolan C.J. Comparison of Hydrogen and Hydrocarbon-Fueled Scramjet Engines for Orbital Insertion // J. Spacecr. Rockets. 2007. Vol. 44, № 2. Pp. 365–373.
12. Tetlow M.R., Doolan C.J. Orbital Payload Delivery Using Hydrogen and Hydrocarbon Fuelled Scramjet Engines // 2006 IEEE Aerosp. Conf. Ieee, 2006. Pp. 1–9.
13. Torrez S.M. et al. Scramjet Engine Model MASIV : Role of Mixing , Chemistry and Wave Interactions. 2009. № August.
14. Torrez S.M., Dalle D.J., Driscoll J.F. New Method for Computing Performance of Choked Reacting Flows and Ram-to-Scram Transition // J. Propuls. Power. 2013. Vol. 29, № 2. Pp. 433–445.
15. Mbagwu C.C., Driscoll J.F. A Method to Compute Flameout Limits of Scramjet-Powered Hypersonic Vehicles. 2015. Pp. 1–14.
16. Torrez, Sean M., Derek J. Dalle, and James F. Driscoll. "Dual Mode Scramjet Design to Achieve Improved Operational Stability." Proceedings of the 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Nashville, Tennessee, AIAA. Vol. 6957. 2010.
17. Marinov, N. M., C. K. Wcstbrook, and W. J. Pitz. "DETAILED AND GLOBAL CHEMICAL KINETICS MODEL FOR." Transport phenomena in combustion 1 (1996): 118.
18. Billig F.S., Waltrup P.J., Stockbridge R.D. Integral-Rocket Dual-Combustion Ramjets: A New Propulsion Concept // J. Spacecr. Rockets. 1980. Vol. 17, № 5. Pp. 416–424.
19. Anderson, Griffin Y. Exploratory tests of two strut fuel injectors for supersonic combustion. № February 1974.
20. Суржиков, С.Т., Железнякова А.Л. На пути создания виртуальной модели ГЛА. 2013.
21. Селезнев Р.К., Суржиков С.Т. Численный метод решения уравнений химической кинетики // Препринт № 1037 Института Проблем Механики РАН. 2013.
22. Горбунов А.А., Селезнев Р.К. Моделирование горения водорода в канале модельного ГПВРД //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т. 14, вып. 4. 4c http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/421/
23. Селезнев Р.К. Исследование обобщенного метода Ньютона для решения системы дифференциальных уравнений химической кинетики на примере горения углеводорода в кислороде//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т.14,вып.4.6c. http://chemphys.edu.ru/issues/2013-14-4/articles/430/
24. Жорник К.А., Селезнев Р.К. Расчет интегральных характеристик силовых установок ПВРД//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т.15, вып.2.5c. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-2/articles/219/
25. Селезнев Р.К. На пути к гиперзвуку. Краткий исторический обзор. //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т. 15, вып. 3.14c. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-3/articles/228/
26. Жорник К.А., Селезнев Р.К. Квазиодномерное численное моделирование водородо-воздушной смеси в канале ГПВРД.//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т. 15, вып.4. 7c. http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-4/articles/30/
27. Polezhaev, Yu.V. , Seleznev, R.K. "Numerical Study of the Processes of Resonance Emergence in the Experimental Setup of a Pulse Detonation Engine" High Temperature, 2014, Vol. 52, No. 2, pp. 226–230.
28. Seleznev, R.K., Surzhikov, S.T., "Quasi-One-Dimensional and Two-Dimensional Numerical Simulation of Scramjet Combustors," AIAA 2015-4166. 51th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2015. Orlando, Florida.
29. Сторожев Д. А., Суржиков С. Т. Численное моделирование двухмерной структуры тлеющего разряда в молекулярном азоте с учетом колебательной кинетики //Теплофизика высоких температур. – 2015. – Т. 53. – № 3. – С. 325-336.
30. StorozhevD.A., SurzhikovS.T. “Numerical Simulation of Two-Dimensional Structure of Glow Discharge in Molecular Hydrogen” AIAA paper, 45th AIAA Thermophysics Conference, 2015, 10.2514/6.2015-3108.
31. Сторожев Д.А., “Численное моделирование кинетики ионизации и диссоциации водорода в плазме разряда Пеннинга в приближении ЛТР”// Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2014. Т. 15, вып.3. 6c. http://chemphys.edu.ru
32. StorozhevD.A., SurzhikovS.T., Numerical Simulation of Glow Discharge in a Magnetic Field Through the Solution of the Boltzmann Equation // Journal of basic and applied physics, 2013, Vol. 2, Iss. 3, pp. 141-147
33. Kotov M.A., Kryukov I.A., Ruleva L.B., Solodovnikov S.I., Surzhikov S.T. Experimental Investigation Of An Aerodynamic Flow Of Geometrical Models In Hypersonic Aerodynamic Shock Tube // Proceedings of 31th AIAA Applied Aerodynamics Conference, 24-27 June 2013, San Diego, California, AIAA 2013-2931.