Исследование нестационарных тепловых процессов при воспламенении и стабилизации горения в сверхзвуковой камере сгорания

Проект посвящен исследованию нестационарных процессов в сверхзвуковой камере сгорания в условиях многоструйной инжекции водородных струй в поперечный воздушных поток. Экспериментальные исследования будут выполнены в импульсной аэродинамической установке при числах Маха на входе в камеру сгорания 3-5, которые соответствуют гиперзвуковым полетным числам Маха 8-12. Нестационарные процессы в сверхзвуковой камере сгорания будут изучены на основании измерений давления и тепловых потоков на стенках канала, визуализации течения и распространения пламени с помощью высокоскоростной фотосъемки, и на основе компьютерного моделирования, проведенного для условий экспериментов.Математическое моделирование процессов в камере сгорания будет проведено в пакете ANSYS Fluent на основе полных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса с привлечением современных вихреразрешающих моделей турбулентности и учетом радиационного теплообмена. Для моделирования горения водорода будет использована детальная кинетическая схема и учтено влияние химических процессов на структуру турбулентности.В результате комплексного теоретического (численного) и экспериментального исследования будут получены: время пребывания смеси в рециркуляционной зоне (зоне воспламенения); структура и особенности распространения пламени в потоке; пределы воспламенения смеси в сверхзвуковой камере сгорания; распределение и величина тепловых потоков и их влияние на эффективность воспламенения и стабилизацию горения, данные о влиянии моделей химической кинетики на структуру турбулентности и устойчивости горения; данные о влиянии температурного фактора и радиационного теплообмена на процессы воспламенения и горения водорода в сверхзвуковом потоке.Комплексный подход к исследованию трехмерных нестационарных течений с тепло- и массоподводом позволит получить детальную информацию о процессах смешения, воспламенения водородо-воздушной смеси, развития и стабилизации пламени в канале. При разработке двигателя ГЛА понимание фундаментальных закономерностей и знание основных параметров, характеризующих эти процессы, являются актуальными и представляют большой практический интерес.