Численное моделирование внутрикамерных рабочих процессов жидкостных ракетных двигателей на базе НК-33 с использованием CAE/PDM-систем

Н.В. Безменова, М.Е. Проданов, М.В. Силютин, С.А. Шустов. — Учебное пособие. — Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. — 107 с. Рассмотрены основные понятия о классической технологии численного термогазодинамического моделирования внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД, а также о CFD-технологии, основанной на использовании полных уравнений Навье-Стокса. На примерах численного моделирования рабочих процессов в камере сгорания и сопле ЖРД на базе НК-33 изложены основы CAE-технологий расчёта средствами Ansys CFX и средствами классического термогазодинамического расчёта. Проводится сравнительный анализ возможностей и ограничений используемых средств САЕ-технологий, показано, что наиболее эффективной является интеграция возможностей классического термогазодинамического расчёта и САЕ-технологий расчёта средствами Ansys CFX. Излагается технология интеграции данных расчёта на основе использования PDM-систем. В пособии содержится учебный пример, поясняющий порядок проведения численного моделирования внутрикамерных рабочих процессов жидкостных ракетных двигателей на базе НК-33 с использованием CAE/PDM-систем. Учебное пособие предназначено для оказания методической помощи студентам старших курсов, изучающим современные методы численного моделирования рабочих процессов в тепловых двигателях, а также для преподавателей, проводящих лабораторно-практические занятия. Содержание Наименование раздела Условные обозначения Предисловие Введение Основные понятия о численном моделировании внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Физические основы внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Принципы формирования математических моделей внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Классический подход к моделированию внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД CFD-технология моделирования внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Сравнительный анализ классической и CFD-технологий моделирования внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Анализ структуры рабочих процессов маршевого ЖРД НК-33 Пневмогидравлическая схема и технические характеристики основных агрегатов ЖРД НК-33 Структура моделей внутрикамерных рабочих процессов ЖРД НК-33 Разработка CAE-технологии моделирования внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД с использованием программного комплекса Ansys CFX Создание геометрической модели (CAD-модели) расчетной зоны Создание сеточной модели расчетной зоны на базе геометрической модели Создание расчетной модели на базе сеточной модели Получение решения, графическое представление и анализ результатов численного расчета Разработка CAE-технологии моделирования влияния вязкости и теплообмена на течение продуктов сгорания в соплах маршевых ЖРД Физико-математическая модель учета влияния вязкости и конвективного теплообмена на течение продуктов сгорания в соплах маршевых ЖРД в приближении турбулентного пограничного слоя Компьютерная реализация модели учета влияния вязкости и конвективного теплообмена на течение продуктов сгорания в соплах маршевых ЖРД в приближении турбулентного пограничного слоя Пример численного расчета внутрикамерных рабочих процессов ЖРД на базе НК-33 Назначение примера и структура решаемых задач Результаты термодинамического расчета ЖРД НК в идеальном приближении Результаты САЕ-расчета внутрикамерных рабочих процессов ЖРД на базе НК-33 с использованием Ansys CFX Результаты САЕ-расчета влияния вязкости и конвективного теплообмена на течение продуктов сгорания в сопле ЖРД НК-33 в приближении турбулентного пограничного слоя PDM-технология хранения данных о численном моделировании внутрикамерных рабочих процессов маршевых ЖРД Заключение Список использованных источников Приложения