Рис. 1. Схема течения охладителя вдоль огневой стенки
(схема “противоток”), где охладитель движется в сторону среза соп-
ла. При этом в сверхзвуковой части сопла реализуется петлевая схема
охлаждения с протоком
50
% общего расхода охладителя (см. рис. 1).
Одной из основных особенностей рассматриваемой в работе ка-
меры ЖРД является ее охлаждение жидким кислородом. Термоди-
намические характеристики кислорода, закладываемые в программу,
принимались по данным ГСССД [8]. Принципиальным моментом в
данном случае является то, что кислород на входе в тракт охлаждения
находится в транскритическом состоянии (давление выше критическо-
го (5,043МПа), температура ниже критической (154,58 K)). При огне-
вой работе камеры ЖРД кислород, протекая по тракту охлаждения,
нагревается и переходит в сверхкритическое состояние. Теплофизи-
ческие параметры вещества в таком состоянии находятся между его
свойствами в жидкой и газовой фазах.
Для упрощения организации вычислительной процедуры тракт
охлаждения ЖРД был разбит на ряд характерных участков (см. рис. 1).
Расчетный участок № 1 представляет собой коллектор подвода кисло-
рода к каналам охлаждения камеры сгорания в сверхзвуковой части
сопла. Расчетный участок № 2 включает в себя продольные и винто-
вые каналы тракта охлаждения трансзвуковой и сужающейся секций
сопла. Перетекание охладителя из впускного коллектора (участок
№ 1) в секцию тракта охлаждения камеры ЖРД (участок № 2) осу-
ществляется посредством системы из 60 отверстий диаметром 3 мм.
Поскольку в работе рассматриваются внутренние объемы коллекто-
ров и тракта охлаждения, указанная система отверстий представлена
в виде совокупности цилиндров. При этом для корректной поста-
новки граничных условий и взаимосвязи перечисленных областей
указанный пояс отверстий присутствует как на первом, так и на вто-
ром расчетных участках. На рис. 2,
а
в качестве примера приведена
твердотельная расчетная модель коллектора № 2 (подвод кислорода в
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 6 5
