Исследование и разработка детонационных камер сгорания для использования в перспективных аэрокосмических силовых установках

Объектом исследования является программный комплекс, моделирующий процессы в детонационной камере сгорания двигателя на жидком топливе. Цель данного отчета – создание математической и вычислительной моделей для описания процессов в детонационной камере сгорания двигателя на жидком топливе, проведение тестирования вычислительной модели, разработка физико-математической модели и численной методики сокращенного кинетического механизма горения и испарения капель дисперсной среды, решение верификационных задач по горению и истечению струй. Данный отчет состоит из введения, 5-и разделов, заключения и списка использованных источников. Введение содержит оценку состояния решаемой проблемы, а также актуальность и новизну данной темы. В первой главе описывается модель впрыска жидкого топлива в атмосферу плотного турбулентного газа, образования полидисперсных аэрозолей (взвесей капель переменного диаметра), взаимодействия несущей газовой и диспергированной жидкой фаз гетерогенной среды, фрагментации капель за счет неустойчивости их поверхности при обдувании газом. Все эти модели интегрированы в единую модель аэрозоля. В главе 2 проводится разработка моделей горения капель жидкого топлива в атмосфере газообразного окислителя, воспламенения и горения капель жидкого кислорода при впрыске в атмосферу газообразного водорода, а также кинетических механизмов горения углеводородного и водородного топлив. Третья глава посвящена разработке моделей воспламенения компонентов топлива в камере с учетом неравновесного испарения и смешения. В главе 4 приводится описание разработанных блока расчета термодинамических и транспортных параметров многофазной смеси, программы моделирования горения в двигателях с учетом многофазного и полидисперсного состояния смеси и приведено решение различных верификационных задач, а именно: задач по горению и истечению струй, задач взаимодействия ударных волн с аэрозолями углеводородных топлив, задач перехода горения в детонацию в углеводородных аэрозолях. В главе 5 представлены результаты, полученные Иностранным партнером по проектированию и созданию системы впрыска жидкого топлива (форсунки-распылителя), изготовлению детонационной камеры сгорания, исследования характеристик аэрозольного распыления и оптимизации генератора аэрозоля, разработки системы впрыска распыленного топлива и воздуха, исследования оптимальных методов смешивания, разработки интегрированных системы измерения и контроля, системы зажигания высокой плотности для зажигания жидкого топлива и изучения последовательности управления для минимизации времени задержки зажигания. Степень внедрения — проект находится в стадии разработки и требует дальнейшего продолжения в рамках выполнения проекта.