Семинар по механике жидкости, газа и плазмы им. академика Г.Г. Черного

Научные руководители: академик РАН В.А. Левин и д.ф.-м.н., профессор А.Н. Крайко

Семинар состоится в среду, 25 января в 11:00 в ауд. 240 НИИ механики МГУ.

Двумерные модели высокоскоростных течений газа с горением в каналах

В. В. Власенко (Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского)

Турбулентные течения вязкого газа с горением в силовых установках летательных аппаратов (ЛА) — это, как правило, сложные многомасштабные явления. Расчет столь сложных течений на базе трехмерных уравнений Рейнольдса (RANS) может требовать огромных компьютерных ресурсов даже в случае многопроцессорных вычислений. Поэтому массовые параметрические расчеты, необходимые на стадии разработки двигателя, невозможно проводить на основе трехмерных уравнений RANS. Цель работы — построение двумерных расчетно-теоретических моделей высокоростных течений газа с неравновесным горением в каналах силовых установок воздушно-реактивных двигателей (ВРД) перспективных ЛА и анализ физической структуры и характеристик рабочего процесса в ВРД на основе этих двумерных моделей.

Предлагаются численные технологии, повышающие эффективность моделирования и расширяющие область применимости двумерных моделей: технология дробного шага по времени, граничное условие «закон стенки» и 2,5-мерное приближение для трехмерных течений в каналах. С использованием этих технологий разработаны двумерные модели следующих течений:

1. течение в импульсной детонационной трубке с перфорированным участком;
2. течение в однокамерном бесклапанном импульсном детонационном двигателе на водородном топливе;
3. течение в прямоточном ВРД с импульсной детонационной трубкой внутри (рис.1);
4. течение в высокоскоростной камере сгорания со ступенькой, работающей на углеводородном топливе;
5. течение в высокоскоростной камере сгорания с расширяющимся участком, работающей на углеводородном топливе;
6. течение в камере сгорания высокоскоростного гражданского самолета, работающей на водородном топливе (рис.2).

Доклад основан на диссертации, выдвигаемой на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.02.05 — «Механика жидкости, газа и плазмы».

Рис. 1. Схема модельного прямоточного ВРД с импульсной детонационной трубкой внутри и поле температуры в один момент рабочего процесса. Масштаб в вертикальном направлении увеличен

Рис. 2. Схема модельной камеры сгорания высокоскоростного гражданского самолета и стационарное поле температуры (2,5D расчет в плоскости X-Z)