Исследование методов интенсификации процесса разложения оксида азота в малогабаритных газогенераторах с резонансной газодинамической системой инициирования рабочего процесса

Малогабаритные газогенераторы применяются для создания высоко-энтальпийного потока и могут быть использованы в энергосиловых установках авиационно-космической техники. Перспективным унитарным топливом для малогабаритных газогенераторов является оксид азота (N2O). Однако применение унитарного топлива требует решения задачи интенсификации процесса его разложения. Проанализированы методы повышения степени разложения N2O в резонансных газодинамических системах инициирования рабочего процесса применительно к малогабаритным газогенераторам. Представлена математическая модель, результаты исследования газодинамической картины течения с учетом химических реакций, а также приведен сравнительный анализ методов интенсификации разложения унитарного топлива. Исследования показали, что выполнение торцевой поверхности резонатора из каталитического материала является наиболее эффективным средством снижения времени выхода малогабаритных газовых генераторов на рабочий режим; установка предкамерного каталитического блока позволяет дополнительно ускорить выход на рабочий режим и существенно увеличить полноту разложения N2O в камере. Рассмотренные методы, основанные на применении каталитических блоков, позволяют повысить эффективность разложения N2O в резонансной газодинамической системе и могут быть применены в малогабаритных газогенераторах различного назначения.

Литература

[1] Zakirov V.A., Lawrence T.J., Sellers J.J., Sweeting M.N. Nitrous Oxide as a Rocket Propellant, Proceedings of the 51-st International Astronautical Congress, Rio de Janeiro, Brazil, 2–6 October 2000, also published in Acta Astronautica, Vol. (issue): 48 (5—12), 2001. Р. 353—362.

[2] Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. В 2 т. Т. 1. М.: Изд-во МГУ, 1991. 480 с.

[3] Угрюмов Е.А. Газодинамические процессы в генераторе Гартмана // Вестн. Ленинград. ун-та. 1986.№ 4. С. 30—37.

[4] Антонов А.Н., Купцов В.М., Комаров В.В. Пульсации давления при струйных и отрывных течениях. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.

[5] Семенов В.В., Сергиенко А.А. Газодинамический воспламенитель // Известия вузов. Авиационная техника. 2000. № 2. С. 45—54.

[6] Иванов Э.И., Крюков И.А. Пульсационные режимы течения в газодинамическом воспламенителе // Математическое моделирование. 1999. Т. 11. № 2. С. 45—54.

[7] Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых двухфазных потоков продуктов сгорания в каналах со специально формируемой системой скачков уплотнения // Теплофизика и аэромеханика. 2007. Т. 14. № 2. С. 209—218.

[8] Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика М.: Наука, 1991. 600 с.

[9] Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. М.: «РХД», 2010. 332 с.

[10] Годунов С.К., Забродин A.B., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976. 400 с.

[11] Пирумов У.Г. Численные методы. M.: Издательство МАИ, 1998. 188 с.

[12] Бахвалов H.C. Численные методы. М.: Наука, 1975. 632 с.

[13] Поляев В.М., Майоров В.А., Васильев Л.Л. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементах конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1988. 168 с.

[14] Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980. 478 с.

[15] Gaidey T.P., Kokorin A.I., Pillet N., Srukova M.E., Sadov V.N., Haustova E.S., Shmurak G.G., Yaroshenko N.T. Perspective catalysts for N2O decomposition // 3-rd Int. Conf. on Green Propellant for Space Propulsion, 2006. P. 87—92.

[16] Боресков Г.К. Катализ. Вопросы теории и практики. Новосибирск: Наука, 1987. 536 с.

[17] Михайлов Л.Г. Краевая задача типа задачи Римана для систем дифференциальных уравнений первого порядка эллиптического типа и некоторые интегральные уравнения // Ученые записки Тадж. госуниверситета. Сталинабад, 1957. С. 32—78.

[18] Arefyev K.J., Berlov I.V., Zakharov V.S., Ilchenko M.A. Numerical and experimental investigation of the resonant system model sample gasdynamic ignition hight-temperature flow generator // International Conference on the Methods of Aerophysical Research, abstracts, part II, Kazan, Russia, 2012. С. 21—22.