3 / 12
ЦИАМ, ЦАГИ, НИИмаш и др.) [1–5]. Аналогичные работы ведут-
ся и в университетах РФ (МФТИ, МАИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана,
СГАУ им. С.П. Королева и др.), многих американских, английских, гер-
манских и других крупных университетах, имеющих специализацию
ВГД [6].
В ГНЦ “Центр Келдыша” c cередины 80-х годов прошлого ве-
ка ведется разработка физико-математических моделей, численных
методов и компьютерных программ для расчетного моделирования
двухфазных осесимметричных и трехмерных турбулентных течений
с горением в КС и газогенераторах ЖРД [7]. Математическая модель
включает в себя уравнения типа Навье – Стокса, (
k
– )-модель турбу-
лентности и модель горения, учитывающую процесс размыва турбу-
лентных вихрей [8] и обобщенное уравнение химической кинетики
аррениусового типа. Расчет движения, прогрева, испарения и дробле-
ния капель жидкого горючего и окислителя проводится в подходе Ла-
гранжа методом дискретных капель [9, 10]. При этом учитывается
взаимообмен массой, импульсом и энергией между фазами газа и ка-
пель с учетом особенностей турбулентного течения. Уравнения в част-
ных производных для газовой фазы дискретизируются методом кон-
трольного объема и численно решаются алгоритмом типа SIMPLER
[11–15], а обыкновенные дифференциальные уравнения для дискрет-
ной (капельной) фазы интегрируются методом Рунге – Кутты. Про-
граммный комплекс применяется для численного моделирования де-
тальной структуры рабочего процесса в модельных и натурных КС,
имеющих смесительные элементы разнообразных типов и работаю-
щих на различных компонентах топлива [7, 16–19]. Достоверность
результатов численного моделирования подтверждена сопоставления-
ми с экспериментальными данными для модельных и натурных камер
сгорания [7, 16].
В настоящей работе приведены результаты исследований осо-
бенностей рабочего процесса в модельной многофорсуночной КС
кислородно-керосинового двигателя с регулярным расположением
соосных двухкомпонентных смесительных элементов. Рассматрива-
ются смесительные элементы двух типов: струйно-центробежные и
центробежно-центробежные.
В обоих смесительных элементах через периферический кольцевой
канал подается закрученная пелена жидкого керосина. Через централь-
ный канал подается струя кислородного генераторного газа, которая в
струйно-центробежной форсунке не имеет закрутки, а в центробежно-
центробежной закручивается в том же направлении, что и пелена ке-
росина. Начальная температура жидкого керосина на входе в смеси-
тельные элементы
Т
кер
= 500
K, соотношение компонентов в генера-
торном газе
K
г.г
= 60
, а его температура
Т
г.г
= 610
K. Давление в КC
Р
к
≈
15
МПа.
62 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 2