Аннотация
Список основных обозначений 7
Введение 9
1. Постановка задачи 11
2. Методы решения 15
2.1. Обратная задача сопла 15
2.2. Конечно- разностная схема Мак-Кормака 16
2.3. Неявная разностная схема 17
3. Результаты расчетов 19
Список использованной литературы 24
Для увеличения энерго-тяговых характеристик двигателя в топлива добавляют порошки металлов. Широкий спектр исследований горения порошков, выполненных в 60-80-ых годах представлен в работе [1]. Наиболее энергоемким является порошок бериллия, но высокая токсичность продуктов сгорания ограничивает его применение в ракетных топливах. Широкое распространение получили порошки алюминия, продукты сгорания которых представляют смесь газа и полидисперсного ансамбля жидких частиц оксида алюминия. Неравновесность двухфазного потока приводит к потере удельного импульса двигателя. Исследованию двухфазных течений в соплах РДТТ посвящены работы [2-5]. Технологии 70-90-ых годов обеспечивали производство порошка алюминия в промышленных объемах со среднемассовым размером 2-5 мкм. Исследования двухфазных течений основывались на результатах горения частиц такого размера. С уменьшением размера частиц увеличивается полнота их сгорания, уменьшается неравновесность потока. Сейчас разработаны технологии получения порошков вплоть до наноразмерных. Это является стимулом к использованию высокодисперсных порошков в ракетных топливах[6-10]. Однако, топливо с присадкой порошка чистого алюминия не отвечает современным задачам освоения космоса, т.к. энергоемкость алюминия сравнительно не велика. Встал вопрос создания высокоэнергетического топлива для твердотопливного двигателя. В решении данного вопроса включились научные коллективы США, Германии, Италии, Японии и России. К высокоэнергетическим материалам относится гидрид алюминия. Применение гидрида алюминия в смесевых ракетных топливах рассматривается в работах [11-13]. Наряду с алюминием в состав топлива добавляют бор- кристаллическое или аморфное вещество. Бор обладает высокой теплотворностью- 14000 кКал/кг, тогда как из алюминия этот показатель равен 7400 кКал/кг. Однако бор имеет ряд отрицательных качеств, которые затрудняют его использование в ракетных топливах - низкая плотность, высокая гигроскопичность, для горения необходимо большое количество кислорода. Бор используется в сочетании с алюминием. Если при горении порошка алюминия в продуктах сгорания находятся частицы оксида алюминия, которые уменьшают удельный импульс двигателя (двухфазные потери), то при горении бора конденсированная фаза в продуктах сгорания отсутствует, и вся прибавка тепловой энергии идет на увеличение импульса. Исследованию горения топлив с присадкой бор - алюминий посвящено значительное число работ, обзор которых можно найти в [14-15], однако, течение продуктов сгорания в соплах в этих работах не рассматривается.
Задачей дипломной работы является численное исследование влияния высокоэнергетической присадки Бор-Алюминий на течение продуктов сгорания в сопле РДТТ.
Использование высокоэнергетической добавки бор-алюминий в твёрдотопливном ракетном двигателе увеличивает его удельный импульс до 10% по сравнению с двигателем, использующим металлическую добавку топлива в виде порошка чистого алюминия.
