Моделирование динамики криогенного аэрозоля в области низкого давления с учётом фазовых переходов на поверхности и в объеме капель

Ужесточение норм по эмиссии вредных веществ и эксплуатационной безопасности, а также необходимость постоянного повышения эффективности силовых установок приводит к потребности создания новых технологий, позволяющих использовать альтернативные виды топлива для двигателей верхних ступеней ракет и маломощных двигателей системы ориентации космических аппаратов. В настоящее время в качестве альтернативы высокотоксичному гидразину рассматриваются криогенные жидкости. Однако, распыление такого рода топлива в камере сгорания является достаточно сложным физическим явлением, которое включает в себя образование паровых пузырьков в объеме перегретой жидкости, фрагментацию жидкости, испарение с поверхности капель и конденсацию, образовавшегося пара, на поверхности капель. Все эти процессы оказывают сильное влияние на распределения топлива и окислителя в зоне горения, поэтому исследование этих процессов является актуальным и будет способствовать развитию аэрокосмической отрасли. В данном проекте планируется выполнить моделирование динамики криогенного аэрозоля с учетом фазовых переходов на поверхности и в объеме капель. Моделирование двухфазного течения планируется проводить на основе адекватных моделей, разработанных с использованием методов механики сплошной среды и физической кинетики. Научная новизна исследований обусловлена тем, что расчет макроскопических характеристик паро-капельного потока будет осуществляться на основе решения кинетического уравнения для функции распределения капель по размерам и температура. Предполагается, что разработанная модель позволит, определять распределения параметров в зоне горения двигателя. Планируется провести расчеты для большого набора исходных данных и проанализировать их влияние. Реализация данного проекта имеет высокую значимость как для фундаментальной науки, так и для технических приложений.