Семинар по аэромеханике

13.02.08 в комн. 240 в 11 ч.
В.В. Малинин, Ф.А. Слободкина
(Российский гос. университет нефти и газа им. И.М. Губкина)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОМ РЕЗОНАТОРЕ
АННОТАЦИЯ

Настоящая работа посвящена разработке математической и численной модели газодинамических процессов в резонаторе. Рассматриваемая в предлагаемой работе концепция и схема пульсирующего устройства не содержит механических клапанов и специальной системы зажигания. Пульсирующий процесс в таком устройстве возникает за счет возбуждения высокочастотных колебаний в газодинамическом резонаторе, периодически заполняющемся специально подготовленной топливовоздушной смесью. Выделение тепла, усиливающее амплитуду колебаний, происходит вследствие сверхзвукового (детонационного) сгорания смеси в ударно-волновых структурах, образующихся в резонаторе.
Математическая модель резонатора представляет собой уравнения газовой динамики, описывающие пространственное нестационарное турбулентное течение вязкого теплопроводного газа (уравнения Навье-Стокса, осредненные по Рейнольдсу, двухпараметрическая модель турбулентности). Расчетная область включает в себя кольцевое сопло, по которому подается подготовленная топливовоздушная смесь, полость резонатора и область пространства, куда происходит истечение. Граничные условия задаются параметрами торможения во входном сечении сопла, давлением на выходе (в среде, куда происходит истечение), а также условиями «прилипания» на всех твердых стенках устройства. В качестве численного метода используется конечно-разностная схема 2-го порядка.
Расчеты проводились для случая, когда рабочим телом был воздух с постоянными теплоемкостями, варьировались параметры торможения на входе в сопло – температура и давление, размеры выходного сечения сопла и давление в среде, куда происходит истечение. В качестве интегральной характеристики, по которой сравнивались численные результаты, была выбрана тяга. В численном эксперименте тяга подсчитывалась по нескольким периодам (интеграл по времени и по твердым поверхностям) и усреднялась по времени.
В представляемой работе также рассматривается присоединение эжекторного канала, в который поступает пульсирующая струя. Расчеты показали, что наличие эжекторного насадка существенно увеличивает тягу резонаторного устройства.