CC BY
23Решетневские чтения
Нагретое рабочее тело подается через внутреннюю трубу, в кольцевом зазоре рубашки охлаждающего тракта протекает охлаждающая жидкость. В теплообменнике применяется схема «противоток», что дает возможность отводить от нагретого воздуха большее количество тепла.
В результате расчетов видно, что расхождение теоретических результатов с экспериментальными не превышает погрешности 5 %.
В результате работы выбрана и обоснована методика проведения экспериментальных исследований течения с теплоотдачей в агрегатах систем подачи,
позволяющая с требуемой точностью провести экспериментальное исследование. Спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд с двумя экспериментальными участками, позволяющий провести исследования теплоотдачи. Обработаны экспериментальные данные и сверены с теоретическими, в результате чего выявлена погрешность их расхождения.
В данный момент ведется подготовка исследований с другими экспериментальными участками, актуальность которых заключается в исследовании течения с теплоотдачей в различных элементах ракетных двигателей.
V. O. Falkov, A. A. Zuev, V. P. Nazarov, E. V. Shlosser Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF THE CURRENT WITH HEAT TRANSFER IN UNITS OF FEEDING SYSTEMS
The experimental stand, allowing conducting researches of heat transfer of a rectilinear, uniform and rotary current, with two experimental parts is designed and made. The error of divergence of experimental results with theoretical ones is calculated.
© Фальков В. О., Зуев А. А., Назаров В. П., Шлоссер Е. В., 2010
УДК 669.713.7
О. В. Филонин
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара
С. С. Валицкий ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», Россия, Самара
МЕТОД 3D МАЛОРАКУРСНОГО ТОМОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Для исследования физических процессов, протекающих в ракетных двигателях на твердом топливе, предлагается использовать метод малоракурсной 3D томографической реконструкции. С помощью комбинированного рентгеновского и оптического метода возможно исследование как твердотопливного заряда и элементов конструкции двигателя, так и газодинамических процессов в камере сгорания.
Несмотря на отработанные технологии производства ракетных двигателей на основе твердых топлив (РДТТ) остаются малоизученными процессы горения происходящие в КС РДТТ. Повышение энергомассовых характеристик вынуждает ученых и инженеров к более детальному анализу динамики рабочих процессов РД. Склонность данного типа ракетных двигателей к различным нестационарным процессам в камере сгорания осложняет конструирование двигателей с высоким удельным импульсом. Для описания и расчета различных физических процессов в КС созданы сложные математические модели, достаточно точно отражающие их суть. Расчеты динамических режимов, различных нестационарных процессов сложны из-за большого количества факторов, влияющих на устойчивость процессов горения, процесс истечения продуктов горения, режимы с изменением тяги, процесс воспламенения заряда и выхода РД на режим, акустические процессы в КС и т. п. В области изучения этих процессов еще достаточно много пробелов, и
часто ни моделирование, ни лабораторные и стендовые испытания РД не в состоянии дать исчерпывающий ответ о происходящих в нем процессах.
Предлагаемый метод совмещенного рентгеновского и оптического томографического исследования может значительно расширить представление о процессах, происходящих в КС РДТТ. Предлагается применение исследовательской установки на основе метода как во время лабораторных, так и стендовых огневых испытаний РД, поскольку последние наиболее информативны. Рентгеновское исследование может дать сведения о процессах выгорания топлива, состоянии теплозащитных покрытий, соплового блока и других элементах конструкции РД. Оптическое исследование применимо для регистрации процессов горения в КС: формы факела, газодинамических процессах, акустических колебаниях, регистрации крупных частиц в продуктах горения и т. п.
Суть метода 3D малоракурсного томографического исследования состоит в математической реконст-
Двигатели, энергетические установку и системы жизнеобеспечения летательныхi аппаратов
рукции трехмерной структуры объекта исследования, будь то объемная структура твердотопливного заряда или факел в результате его горения. Установка состоит из двух систем регистрации, смонтированных на вращающемся вокруг корпуса РД основании под углом 90° друг к другу для исключения взаимного влияния. Основание, в свою очередь, может перемещаться по направляющим вдоль корпуса РД. Рентгеновская система состоит из источника коллимирован-ного, «монохроматизированного» рентгеновского излучения 50...150 кэВ, оптического преобразователя на основе стекловолоконных планшайб с напыленным люминофором типа 2и8, CdS, системы линз и высокоскоростной фотокамеры. Оптическая система регистрации состоит из оптической системы и высокоскоростного спектрографа. Предполагается одновременная работа обеих систем сбора информации. Во время испытаний система производит сбор данных для заданного числа сечений корпуса РД, перемещаясь вдоль него, вращаясь вокруг корпуса, регистрирует необходимое для обработки количество двумерных проекций для каждого сечения, 5.7 обычно вполне достаточно для восстановления форм. Дальнейшее увеличение числа собираемых проекций значительно
повышает требования к системам сбора и обработки информации. Дальнейшая восстановительная обработка информации происходит в вычислительном комплексе.
Для решения обратных задач по реконструкции конфигурации формы поверхности зон сублимации, восстановления пространственного распределения локальных значений интенсивностей, температур, концентраций компонент, авторами разработана совокупность методов, основанная на сферотангенци-альной геометрии регистрации и реконструкции. Это дает возможность с помощью унифицированных алгоритмов Фурье-преобразований, свертки и т. д. производить восстановление искомых параметров в задаваемых элементах объема исследуемых образцов. Отличительной особенностью математического обеспечения является то обстоятельство, что вычислительные средства в основном работают с одномерными массивами проекционных данных их Фурье-образов, это дает возможность значительно разгрузить вычислительный комплекс. Как показала практика, в качестве последнего удобно использовать кластеры и компактные супер-ЭВМ высокой производительности.
O. V. Philonin
Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara
S. S. Valitskii
FSUI SRRSRC «TsSKB-PROGRESS», Russia, Samara
3D METHOD OF FEW-VIEW TOMOGRAPHIC RESEARCH OF THE COMBUSTION PROCESS OF THE SOLID FUEL IN SOLID-FUEL ROCKET ENGINE
The method offew-view 3D tomographic reconstruction is offererd to be used for the study of the physical processes running in solid-fuel rocket engine. The research of solid fuel charge and engine construction elements as well as gas dynamic processes in the combustion chamber is possible with the help of combined x-ray and optical method.
© OHTOHHH O. B., BanmEHH C. C., 2010
УДК 658.26; 621.165.1
А. А. Ходенков, А. В. Делков, М. Г. Мелкозеров
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
НА НИЗКОКИПЯЩЕМ РАБОЧЕМ ТЕЛЕ
Оценены перспективы использования паротурбинных установок на низкокипящем рабочем теле в качестве потребителей возобновляемых и низкопотенциальных источников энергии. Построен цикл установки и произведен его термодинамический анализ. Разработаны методика испытания и алгоритм расчета подобных установок.
Из года в год все большую силу набирает энергетический кризис. Особенно актуальна тема кризиса для России и стран СНГ. Причин этому несколько, и если одна из них, по подсчетам ученых, наступит в отдаленном будущем, то другая назревает в настоящее время.
Кроме того, по оценкам ученых [1], вследствие адекватных законов развития спад добычи энергоемких полезных ископаемых, главным образом нефти, наступит в ближайшие десятилетия.
Между тем, энергозависимость прогрессивного человечества с развитием технологий возрастает. Вы-
