Расчёт и проектирование смесеобразования в жидкостном ракетном двигателе

При проектировании наружного контура двухкомпонентной струйно-центробежной газожидкостной форсунки с внутренним смешением необходимо выполнить следующие дополнительные требования:

 

 

 

 

 

 

1. Струя подогретого водорода, вытекающая из внутреннего контура в камеру закручивания наружного контура не должна мешать струям жидкого окислителя, подаваемым через тангенциальные отверстия наружного контура, свободно закрутиться и растечься по поверхности камеры закручивания. Для этого должно быть выполнено соотношение

 

 

 

2. Струя окислительного генераторного газа, вытекающая из сопла внешнего контура двухкомпонентной струйно-центробежной газожидкостной форсунки должна полностью располагаться внутри воздушного вихря наружного контура этой форсунки. Для этого нужно иметь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕСПРОЕКТИРОВАННЫХ ФОРСУНОК С ПОМОЩЬЮ САПР «СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ЖРД»

 

3.1 Поверочный  проектный расчёт спроектированной ядерной форсунки

 

Проведем поверочный расчет ядерной двухкомпонентной струйно-центробежной газожидкостной форсунки с помощью САПР «Смесеобразование в ЖРД».

3.1.1 Исходные данные для поверочного расчета.

 

 

 

 

 

 

 

3.1.2 Результаты поверочного расчёта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проанализируем полученные результаты расчёта и сравним их с результатами ручного проектирования.

Результаты проверочного расчёта отличаются от результатов ручного расчета не более, чем на 3%, следовательно, расчет можно считать верным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Поверочный проектный расчёт спроектированной

пристеночной форсунки

 

Проведем поверочный расчёт пристеночной двухкомпонентной струйно-центробежной газожидкостной форсунки с помощью САПР «Смесеобразование в ЖРД»

 

3.2.1 Исходные данные для проверочного расчёта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.2 Результаты поверочного расчёта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проанализируем полученные результаты расчёта и сравним их с результатами ручного проектирования.

Результаты проверочного расчёта отличаются от результатов ручного расчёта не более, чем на 3%, следовательно, расчёт можно считать верным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Параметрическое исследование  спроектированных форсунок

 

Параметрическое исследование произведем на примере двухкомпонентной ядерной форсунки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проанализируем зависимость диаметра газового вихря и угла распыла от диаметра камеры закручивания ц/б форсунки (рис. 4 и 5).

 

Рисунок 4 – График зависимости диаметра газового вихря от диаметра камеры закручивания центробежной форсунки

 

Рисунок 5 – График зависимости угла распыла от диаметра камеры закручивания центробежной форсунки

 

При увеличении диаметра камеры закручивания увеличивается диаметр газового вихря и уменьшается угол распыла компонентов топлива. Это улучшает качество смесеобразования, что приводит к укорочению камеры сгорания, а значит уменьшению массы двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Для обеспечения заданной величины φк был произведен проектный гидрогазодинамический расчёт смесительной головки с форсунками, основные параметры которых представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Основные параметры спроектированных форсунок

Параметр	Ядерная форсунка	Пристеночная форсунка
Коэффициент расхода	0,0401	0,02421
Медианный диаметр	26,4	28,9
Угол распыла	67,37	71,04
Геометрическая характеристика А	22,81	39,58

 

Видно, что медианный диаметр капель ядерных форсунок                 пристеночных . Следовательно, спроектированная смесительная головка позволяет получить хорошую тонкость распыла топлива и, соответственно, качественное смешение его компонентов. Значит, смесительная головка обеспечивает гомогенное горение компонентов при выбранном ранее .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Алемасов, В.Е. Теория ракетных двигателей: учеб.для студентов вузов / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин; под ред. В.П. Глушко. – М.: Машиностроение, 1989. – 464 с.: ил.
2. Добровольский, М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: учеб. Для вузов / М.В. Добровольский; под ред. Ягодникова. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 448 с.: ил.
3. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: справочник в 10 т. / под ред. Акад. В.П. Глушко. – М.: ВИНИТИ АН СССР, 1971 – 1979.
4. Егорычев, В.С. Топлива химических ракетных двигателей: учеб. Пособие / В.С. Егорычев, В.С. Кондрусев. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. – 72 с.: ил.
5. Егорычев, В.С. Расчёт и проектирование смесеобразования в камере ЖРД: учеб.пособие / В.С. Егорычев.– Самара: Изд-во СГАУ, 2011.–100с.
6. Клычкова П.В. Термодинамический расчет и проектирование

камеры ЖРД с СПК TERRA[Текст]: расчётно-пояснительная записка к курсовой работе: защищена 03.06.14 / Клычкова П.В.– Самара 2014.-59 с.

7. СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам. / Стандарт организации. Комплексная система управления качеством деятельности ВУЗа. - Самара: СГАУ, 2007 – 32с.