16. Параметри надзвукового струменя блокової рушійної установки, що витікає у газохід, з урахуванням хімічної кінетики газофазних перетворень

Анотація: Старт ракет-носіїв − один з найвідповідальніших етапів пуску, що вимагають прийняття особливих технічних рішень щодо забезпечення його безаварійності і надійності. Джерелом підвищеного ризику є інтенсивний тепловий і силовий вплив струменя рушійної установки ракети на елементи стартового комплексу та ракети. Найбільш точні параметри впливу можуть бути отримані під час стендових випробувань, які необхідні для підтвердження працездатності конструкції, а також уточнення параметрів і конфігурації устаткування та систем комплексу. Проте проведення випробувань у повному обсязі є дорогим та істотно збільшує час розроблення комплексу. Тому здійснення чисельного аналізу процесів старту є актуальним у процесі проектування стартових комплексів. У поданій роботі проведено моделювання витікання струменя продуктів згоряння рідинного ракетного двигуна в газохід під час старту ракети з урахуванням параметрів рушійної установки, геометричних параметрів елементів стартового комплексу, сопел рушійних установок і газоходу. Побудовано тривимірну геометричну модель стартового комплексу, що містить ракету і газохід. Термодинамічні параметри газу в соплі двигуна було верифіковано за допомогою коду NASA CEA і ANSYS Fluent. Під час моделювання багатокомпонентного струменя були розв’язані рівняння збереження маси, енергії і руху, враховуючи хімічну кінетику. Тривимірну задачу було розв’язано в ANSYS Fluent у стаціонарній постановці за допомогою розв’язувача Pressure-based і моделі турбулентності RANS типу k-omega SST. Результатами розрахунку є газодинамічні й термодинамічні параметри струменя, а також розподіл його газодинамічних параметрів на зрізі сопла, у потоці та у примежовому шарі біля поверхні газоходу. Методика, яку використали в цій роботі, дозволяє якісно оцінити газодинамічний вплив струменя продуктів згоряння на газохід для подальшого проектування й оптимізації його конструкції.