Математична модель тракту охолодження рідинного ракетного двигуна з місцевими опорами

Слюсарєв, ВВ, Бучарський, ВЛ
Косм. наука технол. 2025, 31 ;(5):03-10
https://doi.org/10.15407/knit2025.05.003
Язык публикации: Англійська
Аннотация: 
Об'єктом даного дослідження є локальні втрати тиску в трактах охолодження камер рідинних ракетних двигунів (РРД). Практично всі охолоджувальні тракти крім каналів включають цілий ряд типових гідравлічних опорів, таких як колектори, патрубки з поворотами, проточки, жиклери. Їхнє ігнорування або некоректне врахування під час проведення проектувальних розрахунків може призвести до суттєвих відхилень розрахункових параметрів від реальних характеристик двигуна. Це у свою чергу призведе до збільшення обсягів робіт з доопрацювання двигуна та затримок у його розробці. Тому важливо, щоб сучасні моделі теплопередачі в камерах РРД враховували весь спектр процесів, що відбуваються під час роботи двигуна. У цій роботі течія охолоджувача розглядається як одномірна, а втрати тиску на подолання місцевих опорів вважаються зосередженими в точці, що справедливо для конструкцій охолоджувальних трактів камер РРД. У статті наведено результати розробки математичної моделі охолоджуючого тракту, що враховує втрати тиску на подолання місцевих опорів. Отримана модель розроблялася з урахуванням раніше запропонованому авторами моделі охолоджуючого тракту без місцевих опорів. Для вирішення поставленої задачі було отримано рівняння, що визначає втрати тиску в заданих перерізах охолоджувального тракту. Верифікація отриманої моделі проводилася шляхом порівняння з результатами чисельного моделювання течії в тракті охолодження. У CAE-системі Ansys Fluent було проведено CFD-моделювання течії охолоджувача у каналах з проточкою. Далі за допомогою отриманої моделі проведено тестові розрахунки ідентичної геометрії тракту охолодження, після чого зіставлені результати розрахунку отримані двома способами. За результатами порівняння було підтверджено задовільну точність отриманої моделі: відносні відхилення результатів CFD-моделювання не перевищують 2.8%.
Ключевые слова: місцеві гідравлічні опори, математична модель тракту охолодження, рідинний ракетний двигун, тракт охолодження камери двигуна