Расчетные исследования теплового состояния резонатора газодинамической системы воспламенения на двухфазной топливной композиции

В настоящее время актуально применение газодинамических систем воспламенения (ГСВ), используемых при запуске современных генераторов высокоэнтальпийного потока, на базовых компонентах топлива. Высокий уровень теплового нагружения элементов конструкции ГСВ требует прогнозирования ресурсных характеристик и предельного времени ее работы. Представлены математическая модель и результаты расчетов теплового состояния наиболее теплонагруженного элемента конструкции ГСВ — резонатора. Расчеты проведены в осесимметричной нестационарной постановке с учетом конвективного и радиационного механизмов теплообмена между резонатором и продуктами сгорания, а также теплоотвода в другие элементы конструкции ГСВ. Исследовано тепловое состояние резонаторов из стали 12Х18Н10Т, хром-никелевого сплава ХН60ВТ и жаростойкой бронзы БрХ08 при непрерывном и импульсном режимах работы ГСВ. Определены значения времени работы ГСВ до начала термомеханического разрушения резонатора. Проведен сравнительный анализ полученных результатов. Даны рекомендации по применению рассмотренных материалов для изготовления резонатора.

Литература

[1] Воронецкий А.В., Арефьев К.Ю., Захаров В.С. Расчетно-теоретическое исследование резонансной системы газодинамического воспламенения ЖРД малой тяги. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, № 1, с. 31–41.

[2] Thompson P.A. Resonance tubes: PhD Thesis. Massachusetts, Inst. of Technology, 1960. 121 p.

[3] Купцов В.М., Семенов В.В. Газодинамический нагреватель с диффузором. Известия вузов. Авиационная техника, 1989, № 4, с. 44–47.

[4] Карпов С.А. Преимущества топливного этанола перед метанолом и его производными: обзор. Экология промышленного производства, 2007, № 1, с. 57–63.

[5] Шпак B.C., Шаповалов О.И., Карташов Ю.И., Румянцев В.Н., Сердюк В.В., Ашеинази Л.А. Топливный этанол и экология. Химическая промышленность, 2006, т. 83, № 2, с. 89–96.

[6] Yu J., Zhang X., Tan T. An novel immobilization method of Saccharomyces cerevisiae to sorghum bagasse for ethanol production. Journal of Biotechnology, 2007, vol. 129 (3), pp. 415–420.

[7] Воронецкий А.В., Полянский А.Р., Арефьев К.Ю. Численный анализ неконсервативных акустических систем применительно к устройствам инициации рабочего процесса в генераторах высокоэнтальпийных потоков. [Электронный ресурс]. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, № 2. URL: http://www.technomag.edu.ru/doc/339499.html. 77-30569/339499. (дата обращения 15 марта 2012).

[8] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Ильченко М.А. Методы исследования нестационарных процессов в газодинамической системе воспламенения топливной смеси. Мат. 14-й Междунар. школы-семинара ‘‘Модели и методы аэродинамики’’. Москва, ЦАГИ, 2014, с. 6–7.

[9] Коротеев А.С., ред. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование. Москва, Машиностроение, 2008. 512 с.

[10] Кудрявцев В.М., ред. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Москва, Высшая школа, 1993. 367 с.

[11] Кузьмин М.П., Лагун И.М. Нестационарный тепловой режим элементов конструкции двигателей летательных аппаратов. Москва, Машиностроение, 1988. 240 с.

[12] Авдуевский В.С., Кошкин В.К., ред. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. Москва, Машиностроение, 1992. 528 с.