621.454.2 Численное моделирование фильтрационного горения в камере сгорания термокаталитического ЖРДМТ на монотопливе

Цырендоржиев Э. С. (АО ГНЦ "Центр Келдыша")

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ, ТЕПЛОМАССООБМЕН, ПОРИСТАЯ СРЕДА, НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ


doi: 10.18698/2309-3684-2025-2-130144


С помощью численных методов проведен анализ влияния скорости подачи моно-топлива на положение фронта максимальной температуры межпорового газа в камере сгорания термокаталитического жидкостного ракетного двигателя малой тяги при помощи фазовых портретов. Получены количественные карты положений фронта максимальной температуры межпорового газа и качественные карты устойчивой работы для однородных засыпок с разной пористостью. При построении карт в качестве варьируемых параметров были выбраны пористость засыпки, температура засыпки к моменту запуска двигателя, а также скорость подачи топлива в камеру сгорания. Построена регрессионная модель для предсказания положения фронта и проведен анализ построенной модели. Сформулированы рекомендации по обеспечению стабильной работы изделия с однородной засыпкой.


[1] Sutton G.P. History of Liquid Propellant Rocket Engines in the United States. Journal of Propulsion and Power, 2003, vol. 19, no. 6, pp. 978-1007.
[2] Leverone F., Cervone A., Gill E. Cost analysis of solar thermal propulsion systems for microsatellite applications. Acta Astronautica, 2019, no. 155, pp. 90-110.
[3] Hou B., Wang X., Li T., Zhang T. Steady‐state behavior of liquid fuel hydrazine decomposition in packed bed. AIChE Journal, 2015, vol. 61, pp. 1064-1080.
[4] Horgue P., Franc J., Guibert R., Soulaine C. An open-source toolbox for multiphase flow in porous media. Computer Physics Communications, 2015, vol. 187, pp. 217-226.
[5] Gao H.B., Zong S.C., Feng X.B., Zhang C.W.Two-dimensional numerical study of methane-air combustion within catalytic and non-catalytic porous medium. Frontiers in Chemistry, 2020, vol. 8, art. 511792.
[6] Guan J., Li G., Li H. Effect of catalytic bed porosity and mass flow rate on decompositioт and combustion processes of a HAN-Based monopropellant thruster. Vacuum, 2021, vol. 194, no. 9, art. 110566.
[7] Abarbanel H. The Analysis of observed chaotic data. Springer, Science & Business Media, 1996, 272 p.
[8] Strogatz S.H. Nonlinear dynamics and chaos: with applications to physics, biology, chemistry, and engineering. Chapman and Hall/CRC, 2024, 616 p.
[9] Asencio J.R., Savonov R.I., Marques R.I. An open-source solver to model the catalytic decomposition of monopropellants for space thrusters. Journal of Aerospace Technology and Management, 2020, vol. 12, no. 12, art. 1111.
[10] Vafai K. Handbook of porous medium. Florida, CRC Press, 2015, 923 p.
[11] Бабкин В.С., Лаевский Ю.М. Фильтрационное горение газов. Физика горения и взрыва, 1987, т. 23, № 5, с. 27–44.
[12] Кабилов М.М., Садриддинов П. Б., Гулбоев Б.Дж., Холов О.А. Скорость стационарной волны фильтрационного горения газов при подобии полей температуры и концентрации. Труды института механики им. Р.Р. Мавлютова Уфимского научного центра РАН, 2017, т. 12, № 1, с. 27–32.
[13] James G., Witten D., Hastie T., Tibshirani R. An introduction to statistical learning. New York, Springer, 2013, 426 p.
[14] Димитриенко Ю.И, Богданов И.О. Многомасштабное моделирование процессов фильтрации жидкого связующего в композитных конструкциях, изготавливаемых методом RTM. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 2, с. 3–27.
[15] McRight P., Popp C., Pierce C., Turpin A. Сonfidence testing of shell 405 and s-405 catalysts in a monopropellant hydrazine thruster. 41th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Tucson, AZ, 2005, art. AIAA-2005-3952.


Цырендоржиев Э. С. Численное моделирование фильтрационного горения в камере сгорания термокаталитического ЖРДМТ на монотопливе. Математическое моделирование и численные методы, 2025, № 2, с. 130–144.



Скачать статью

Количество скачиваний: 26