Рис. 1. Схема и расчетная область ГРД:
1
— поверхность горения пиротехнического состава;
2
— первая зона (камера
сгорания);
3
— подача воды;
4
— вторая зона (камеры дожигания);
5
— тяговое
сопло;
6
— промежуточное сопло
КС, куда также подается вода. При такой схеме организации рабоче-
го процесса увеличивается суммарное время пребывания продуктов
сгорания в КС, что повышает полноту сгорания топлива и эффектив-
ность преобразования полной энтальпии ПС в кинетическую энергию
продуктов сгорания.
В настоящее время физика рабочих процессов в КС ГРД проработа-
на на достаточно высоком уровне, чего нельзя сказать о количествен-
ной теории. Наиболее показательной в этом представлении является
работа [5]. Авторы приводят в одномерной параметрической поста-
новке теоретическое описание основных аспектов рабочего процесса,
характерных для КС ГРД, обходя стороной ряд его принципиальных
особенностей, что не позволяет говорить об актуальности модели на
данном этапе развития теории многофазных турбулентных течений.
В частности, на стадии выбора геометрических параметров зон горе-
ния и тепломассообмена камеры двигателя в целях организации вы-
сокоэффективного рабочего процесса с высокой полнотой сгорания
необходимо знать длину пути испарения жидкого компонента топли-
ва, которая будет существенно различной в зависимости от началь-
ного значения диаметра капли. В связи с этим большое практическое
значение имеет корректное качественное и количественное описание
сопутствующих процессов в общей математической модели.
Основной целью настоящей работы является разработка методики
расчета одного из важнейших этапов рабочего процесса, протекающе-
го в КС ГРД, — распыливание и испарение забортного окислителя во
внутреннем объеме камеры двигателя.
Указанное обстоятельство обусловливает необходимость введения
в общую расчетную методику моделей процессов распыливания, дви-
жения, испарения, дробления и возможной коагуляции капель жидкого
окислителя. При этом важную роль играет отличие полей скоростей и
температур диспергированной воды от аналогичных полей газообраз-
ной составляющей продуктов сгорания и частиц порошкообразного
металлического горючего, входящего в состав топлива.
Основные этапы подачи забортного окислителя в КС ГРД, про-
текающие зачастую одновременно, можно условно подразделить на
72 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4
