ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 533.21

Техническая механика, 2018, 4, 75 - 81

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МОДЕЛЕЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ ВЯЗКОСТИ НА РАСЧЕТ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Галинский В. П.

Галинский В. П.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      В работе приводятся результаты расчетов течений в турбулентных газовых струях с использованием моделей турбулентной вязкости: алгебраической Сафронова А. и однопараметрических дифференциальных моделей Секундова А. и Nut-90. Целью работы является выбор из предложенных трех моделей наиболее подходящей модели турбулентности, предназначенной для использования при проведении расчетов течений в сверхзвуковых турбулентных струях продуктов сгорания реактивных двигателей. Расчет турбулентного течения в сверхзвуковой струе осуществляется неявным маршевым методом вдоль оси струи решением уравнений «вязкого слоя». Выбор модели турбулентности, предназначенной для расчета турбулентных течений в сверхзвуковых струях продуктов сгорания ракетных двигателей, основывается на сравнении результатов расчетов с приведенными в литературе экспериментальными данными. На основе сравнения с экспериментальными данными для проведения расчетов течений в турбулентных струях реактивных двигателей были выбраны алгебраическая модель турбулентности и однопараметрическая дифференциальная модель турбулентности Nut-90. В модели турбулентности Секундова реализуется завышенное турбулентное перемешивание по сравнению с экспериментальными данными, и поэтому эта модель была исключена из последующего анализа. С использованием выбранных двух моделей турбулентности были проведены сравнительные расчеты течений в струях продуктов сгорания для двух реактивных двигателей, которые отличаются как размерами выходного сопла, так и составом продуктов сгорания. Из результатов проведенных исследований течений в струях продуктов сгорания можно сделать вывод о том, что ни одна из исследованных моделей турбулентности не может быть использована в качестве универсальной модели для расчета течений в турбулентных струях продуктов сгорания реактивных двигателей. Выбор подходящей модели турбулентности может быть основан только на экспериментальных данных.

струя, турбулентность, эксперимент, ракетный двигатель, продукты сгорания, численный расчет, параметры потока

1 Молчанов А. М. Численный метод расчета сверхзвуковых турбулентных струй. Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2009. С. 1–24. URL: http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2009-12-14-001.pdf.

2 Ларина Е. В., Крюков И. А., Иванов И. Э. Моделирование осесимметричных струйных течений с использованием дифференциальных моделей турбулентной вязкости. Труды МАИ. 2015. Выпуск № 91. 24 с. URL: http://www.mai.ru/science/trudy.

3 Seiner J. M., Norum T. D. Experiments of shock associated noise on supersonic jets. AIAA Paper. 1979. № 79-1526.

4 Сафронов А. В. Метод расчета струй продуктов сгорания при старте. Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2006. С. 1–19. URL: http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2006-10-23-001.pdf.

5 Тимошенко В. И., Белоцерковец И. С. Маршевый расчет течения при взаимодействии сверхзвуковой турбулентной струи со спутным ограниченным дозвуковым потоком. Вісн. Дніпропетр. ун-ту. 2008. 1, вип. 1. С. 15–23.

6 Тимошенко В. И., Дешко А. Е. Численное моделирование истечения сверхзвуковой многокомпонентной химически реагирующей струи продуктов сгорания ракетного двигателя. Космічна наука і технологія. 2017. Т. 23, № 5. С. 3–11.

7 Секундов А. Н. Применение дифференциального уравнения для турбулентной вязкости к анализу плоских неавтомодельных течений. Изв. АН СССР. Сер. МЖГ. 1971. № 5. С. 114–127.

8 Гуляев А. Н., Козлов В. Е., Секундов А. Н. К созданию универсальной однопараметрической модели турбулентной вязкости. Изв. АН СССР. Сер. МЖГ. 1993. № 4. С. 69–81.

Copyright (©) 2018 Галинский В. П.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика