Численное моделирование газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок

Козлова, Анна Викторовна

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Численное моделирование газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок

кандидата технических наук: Козлова, Анна Викторовна
город: Пермь
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.07.05

Диссертация по авиационной и ракетно-космической технике на тему «Численное моделирование газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок»

Автореферат диссертации по теме "Численное моделирование газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок"

На правах рукописи

Козлова Анна Викторовна

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КАНАЛЕ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ ГАЗОХОДА ПРИ ОТВОДЕ И ОХЛАЖДЕНИИ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК [J

05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 6 ОКТ 2011

Пермь-2011

4855580

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук

Модорский Владимир Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Спиридонов Евгений Константинович

кандидат технических наук Павлов Анатолий Дмитриевич

Ведущая организация: ФГУП «Научно-исследовательский институт

полимерных материалов», г. Пермь

Защита состоится « 28 » октября 2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д212.188.06 в ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», по адресу: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, ауд. № 423,6 главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».

Автореферат разослан « с№ » ССМ'^^Ц 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. При уничтожении энергетических установок (ЭУ), в связи с истечением сроков их хранения и реализацией международных договоров, возникает проблема отвода и охлаждения высокоскоростных и высокотемпературных потоков истекающих газов. Для этого используют специальные технические устройства, в том числе газоходы переменного сечения.

Необходимо обеспечить эффективную работу газохода в широком диапазоне изменения рабочих параметров, защиту газохода и исключить его влияние на технические параметры всей системы.

Известны работы по данному направлению С.И. Бурдюгова, Р.В. Гафиятуллина, В.И. Гребенкина, A.C. Жаркова, А.П. Жукова, JI.B. Забелина, Ю.Е. Зайчикова, Г.В. Куценко, В.И. Марьяша, В.Ю. Мелешко, В.М. Меркулова, Ю.М. Милехина, Б.С. Мокрушина, А.Д. Павлова, А.Н. Поника, Е.К. Спиридонова, З.А. Тухватуллина, Р.В. Широкова, A.A. Шишкова и др.

Повышение эффективности работы такого газохода может быть связано с сокращением протяженности зоны охлаждения, сокращением расхода воды, обеспечением пониженных давлений и температур в канале газохода и требует рассмотрения процессов в динамической многомерной постановке, детального учета действующих факторов.

Вместе с тем, при проведении работ с ЭУ имели место случаи нештатной, непрогнозируемой работы газохода, связанные с возникновением нестационарных режимов функционирования. Такие режимы могут привести к снижению уровня технической и экологической безопасности, а также к повреждению или разрушению материальной части и представлять опасность для обслуживающего персонала. Восстановление работоспособности газохода связано с большими материальными и временными затратами.

Следовательно, существующих методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в газоходе при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ недостаточно, необходимо их совершенствование и проведение дополнительных исследований с целью создания новых подходов к расчету газогидродинамических процессов в газоходе. Отсутствуют инженерные методики решения задач для нестационарного, трехмерного, многофазного течения с учетом рассмотрения процессов испарения воды, теплового и скоростного взаимодействия фаз между собой. Необходимо создание методики определения областей допустимой работы газохода.

Таким образом, настоящая работа, посвященная исследованию и созданию методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ, является актуальной.

Цель работы. Численное моделирование нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ, выявление многопараметри-

ческой области с построением на ее основе инженерной методики обеспечения допустимой работы газохода.

Исходя из этого, были поставлены и решены следующие задачи:

¡.Исследовать в трёхмерной динамической постановке степень заполнения проточной части потоками и влияние соотношения массового секундного расхода воды и горячих газов на температуру и скорость потока в газоходе.

2. Провести численное моделирование волновых процессов в канале переменного сечения газохода при смешении высокоскоростного и высокотемпературного потока горячих газов, эжектируемого потока на стенки установки.

3. Выявить многопараметрическую область допустимой работы газохода и построить номограммы для определения температур в выходном сечении газохода и теплового воздействия потока горячих газов на стенки установки.

4. Разработать комплекс инженерных методик для расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ.

Методика исследования. В работе использован численный метод решения задач газо- и гидродинамики — метод конечных объемов, аналитические методы расчета волновых процессов в трубе, газовой эжекции и теплового баланса.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Разработанные в трехмерной динамической постановке физическая и математическая модели газожидкостной эжекции позволили учитывать особенности скоростного и теплового взаимодействия воды, высокотемпературного эжектирующего и низкотемпературного эжектируемого потоков в газоходе между собой, а также процессы движения, нагревания и испарения капель воды.

2. Впервые в ходе вычислительного эксперимента обнаружены зависимости характеристик волновых процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ от относительного расхода воды.

3. Впервые выявлена многопараметрическая область допустимой работы газохода по температуре и давлению, которая применима к различным конструкциям энергетических установок, отличающихся по расходным характеристикам.

4. Впервые, по результатам вычислительных экспериментов, предложены номограммы, позволяющие определять настройки газожидкостного эжектора для достижения требуемого температурного режима работы газохода.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Полученные новые качественные и количественные результаты, позволяют оценить влияние расходных параметров потоков горячих газов и

воды и сформулировать практические рекомендации для обеспечения допустимой работы газохода.

2. Построена номограмма, которая позволяет, при постоянных настройках газожидкостного эжектора, сформулировать практические рекомендации по работе с различными энергетическими установками.

3. Предложен комплекс инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ.

4. Созданы программные продукты, зарегистрированные Роспатентом (Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ №2008614051 от 25.08.2008 г. и №2010614281 от 01.07.2010 г.).

Результаты диссертационной работы внедрены на ФГУП «Научно-исследовательский институт полимерных материалов» (г. Пермь) и в учебный процесс ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет».

На защиту выносятся.

1. Результаты вычислительных экспериментов по оценке нестационарных газогидродинамических рабочих процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

2. Результаты вычислительных экспериментов, моделирующих волновые процессы в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

3. Инженерная методика обеспечения допустимых режимов работы газохода по температуре потока в выходном сечении и вблизи стенки (определение минимальных значений соотношений массовых секундных расходов воды и горячего газа для достижения требуемого режима работы установки).

4. Инженерная методика определения настроек газохода для различных энергетических установок (распределение воды по поясам и секциям газохода, определение диапазона ЭУ при постоянных настройках газожидкостного эжектора).

5. Инженерная методика проведения вычислительного эксперимента по оценке параметров нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода.

6. Инженерная методика выбора количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели канала переменного сечения газохода.

Достоверность. Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением общих законов механики жидкости и газа, удовлетворительным совпадением результатов расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок с результатами аналитических решений, численных расчетов в других системах инженерного анализа, а также совпадением с результатами физических экспериментов.

Личный вклад автора заключается в разработке физической и математической модели в трехмерной постановке, проведении вычислительных экспериментов, построении номограмм и многопараметрической области допустимой работы газохода, разработке комплекса инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях: XXV Российской школе и XXXV Уральском семинаре по механике и процессам управления, посвященных 60-летию Победы (РАН, г. Москва, 2005 г.); III Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (СГТУ, г.Самара, 2006 г.); VIII-XI Всероссийских научно-технических конференциях «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (ПГТУ, г.Пермь, 20052009 г.г.); Всероссийской научно-технической конференции «Динамика машин и рабочих процессов» (ЮУрГУ, г. Челябинск, 2007 г.); V ярмарке бизнес-ангелов и инноваторов (г. Пермь, 2007 г.); V Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (ИМаш УрО РАН, г. Екатеринбург, 2008 г.); Академических чтениях по космонавтике «Актуальные проблемы российской космонавтики (МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, 2009-2011 г.г.); XVII Школе-Семинаре молодых ученых и специалистов руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в аэрокосмических технологиях» (ЦАГИ, г. Жуковский, 2009 г.); XVIII Всероссийской школе-конференции молодых ученых и студентов «Математическое моделирование в естественных науках» (ПГТУ, г. Пермь, 2009 г.); Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (УГАТУ, г. Уфа, 2009 г.); 8-й Международной конференции «Авиация и космонавтика-2009» (МАИ, г. Москва, 2009 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные основы баллистического проектирования - 2010» (БГТУ «Военмех», г. Санкт-Петербург, 2010 г.); X Международной конференции «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах» (ПГТУ, г. Пермь, 2010 г.); Научно-технической конференции молодых специалистов (ОАО «НПО «Искра», г. Пермь, 2007-2010 г.г.).

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 24 научных работах, из них 17 статей (3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ); 2 свидетельства Роспатента об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 155 наименований, приложения. Диссертация содержит 65 рисунков и 18 таблиц. Общий объем работы 178 страниц, в том числе приложение на 3 страницах и библиографический список на 16 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цель работы и задачи исследования, отражены основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна, достоверность и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проведен обзор литературы по проблемам идентификации и расчета нестационарных газогидродинамических процессов при работе газоходов переменного сечения для отвода и охлаждения горячих газов энергетических установок. Рассмотрены технические, экологические и экономические аспекты при реализации процессов в газоходе при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок. Приведены основные методы обеспечения совместной работы энергетических установок и газоходов для отвода горячих газов. Рассмотрены конструкции и основные принципы работы установок для отвода и охлаждения горячих газов ЭУ.

Большой объем научных исследований по данному направлению выполнен отраслевыми научно-исследовательскими институтами и предприятиями: ОАО «Корпорация «МИТ», г. Москва; ФГУП «НИИПМ», г. Пермь; ФГУП ФЦДТ «Союз», г. Дзержинский, Московская область; ОАО ФНПЦ «Алтай», г. Бийск, Алтайский край; Военной академией РВСН им. Петра Великого, г. Москва; ОАО «Техническая химия», г. Москва.

Вопросами повышения эффективности и безопасности работ посвящены многочисленные исследования С.И. Бурдюгова, Р.В. Гафиятуллина, В.И. Гребенкина, A.C. Жаркова, А.П. Жукова, JI.B. Забелина, Ю.Е. Зайчикова, М.А. Корепанова, Г.В. Куценко, В.И. Марьяша, В.Ю. Мелешко, В.М. Меркулова, Ю.М. Милехина, Б.С. Мокрушина, А.Д. Павлова, А.Н. Поника, З.А. Тухватуллина, Р.В. Широкова, A.A. Шишкова и др.

В странах Организации североатлантического договора (НАТО) существуют свои программы уничтожения ЭУ, при этом фирмы США «Thiokol » и «Lockheed Martin» занимают лидирующие позиции.

Проведен анализ опубликованных работ по теоретическим, аналитическим и экспериментальным исследованиям эжекторов, эжекционных установок и газогидродинамических процессов, протекающих в них. Известными в данной области являются работы A.A. Аркадова, Ю.Н. Васильева, И.И. Межирова, М.Д. Миллионщикова, Г.М. Рябинкова, Е.К. Спиридонова, Б.И. Стефановского, Г.И. Таганова, В.Т. Харитонова, A.A. Шишкова и др. Имеются диссертационные работы, в которых исследуются вопросы расчета двухфазных струйных аппаратов, определения оптимальных параметров эжекции, моделирования эжекционных устройств, исследования газожидкостных эжекторов, применения эжекторов в технике и способы их совершенствования. Авторами диссертационных работ, посвященных применениям эжекторов в различных отраслях промышленности являются: A.B. Ерохин, Н.И. Михеев, В.П. Монахова, Е.К. Спиридонов, В.Н. Худяков и др.

Исследованы теоретические аспекты вопросов смешения и взаимодействия фаз между собой, испарения потока и т.д., необходимых для полного представления процессов в канале газохода.

Значительное место уделено рассмотрению работ, посвященных процессам отвода и охлаждения горячих газов ЭУ. Исследования проводились на основе решения одномерных и двумерных задач. Не исследовались в трехмерной постановке волновые процессы и газогидродинамические характеристики потоков в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов.

Обоснованы выбор вычислительного эксперимента как метода исследования, и выбор системы инженерного анализа для моделирования нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода.

В заключении первой главы на основании проведенного анализа состояния проблемы были сформулированы задачи исследований.

Во второй главе рассматриваются вопросы подготовки вычислительного эксперимента по расчету газогидродинамических характеристик потока в канале переменного сечения газохода. Автором разработаны физическая и математическая модели газожидкостной эжекции в трехмерной динамической постановке, с учетом взаимного влияния фаз, эжекции, а также процессов движения, нагревания и испарения капель воды. В качестве метода решения задачи принят метод конечных объемов. Разработана твердотельная модель канала переменного сечения газохода. Описаны особенности выбора и построения сетки.

Третья глава содержит результаты вычислительного моделирования нестационарных газогидродинамических рабочих процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

В качестве ограничения по параметрам процесса и критериями достижения требуемого режима работы газохода является температура потока на выходе из газохода Т' и вблизи стенки Т" (по техническим и экологическим требованиям их относительные значения не должны превышать 0.133 и 0.205, соответственно).

При температуре 7"<0.133 происходит конденсация парогазового потока, в котором присутствуют вредные компоненты и появляется возможность их улова; происходит уменьшение объема парогазового потока, что значительно снижает силовые нагрузки на конструкцию газохода; обеспечивается более эффективная работа газоочистительного оборудования по дальнейшей технологической цепочке.

При температуре потока вблизи стенки выше допустимых значений (7"'>0.205) возникает техническая опасность, которая связана с прогаром стенок газохода и дальнейшем его разрушением. Техническая опасность может быть связана с наличием волновых процессов в канале газохода,

возникающих при продвижении горячего газа по проточному тракту при активном взаимодействии с воздухом и водой.

На первом этапе вычислительные эксперименты проводились без учета подачи воды в газоход. Показано, что отсутствие подачи воды приводит к повышенные значениям скорости и температуры потока на выходе из газохода, что является недопустимым для работы газохода. Далее проводились вычислительные эксперименты при подаче воды в канал газохода с задержкой. Показана возможность прогнозной оценки характера распределения параметров потока при задержке подачи воды в канал газохода на 0.37с с момента начала работы ЭУ. Наблюдается повышение температуры и скорости на выходе из газохода. Однако, вместе с тем, при непрогнозируемой задержке подачи воды уже наблюдается соблюдение требуемых режимов работы газохода.

На втором этапе вычислительные эксперименты проводились с одновременной подачей воды и горячих газов и при их различных соотношениях массовых секундных расходов. Рассмотрено влияние расходных характеристик газохода на нестационарный рабочий процесс в канале установки. Выявлены количественные зависимости между ростом массового секундного расхода воды и снижением значений температуры и скорости потока на выходе из газохода. С увеличением массовой скорости горячих газов от 39кг/с м2 до 178кг/с-м2 (при А^сог^) средняя скорость потока на выходе из газохода увеличивается в 2 раза. При постоянной массовой скорости горячих газов скорость потока на выходе из газохода увеличивается при уменьшении массового секундного расхода воды. При постоянной массовой скорости горячих газов температура потока на выходе из газохода уменьшается при увеличении массового секундного расхода воды. Данные вычислительных экспериментов применялись для дальнейшего определения областей допустимой работы газохода и формированием инженерных методик.

В ходе проведения вычислительных экспериментов обнаружилось, что в свободном объеме канала переменного сечения газохода, на начальном этапе работы установки, возникают волновые процессы. Данный этап работы установки является наиболее опасным с точки зрения динамики процессов, так как при этом может возникать область повышенного давления в свободном объеме газохода. Движущиеся со стороны входа в газоход горячие газы ЭУ вытесняют холодный газ, заполняющий канал до начала работы установки. При этом повышается плотность вытесняемого газа и формируется «холодная пробка», которая и приводит к некоторому повышению давления в вытесняющем потоке (рис.1).

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что на начальном этапе работы, в заданном диапазоне изменения массовой скорости подачи горячего газа тп (78кг/с м2< тТГ< 178кг/с м2), давление в свободном объеме не превышает допустимых значений (202000Па). С течением времени при постоянном значении кдавление, плотность, скорость потока в

«холодной пробке» в канале газохода уменьшаются. С уменьшением значения давления, плотности и скорости потока в «холодной пробке» увеличиваются. Можно предположить, что существуют такие к1, при которых возникают области, где давление превышает допустимые значения, и эксплуатация газохода в таких условиях недопустима.

т р р гп, р 0 у —- 111 Л. р р у 2 '2 2

-____ ¿д. >

ч. "—1 —«»^ч^ '— Р 1> V ^ ... 2 - 2......

г,-

——.температура---полное давление---плотность потока

Рис. 1. Изменение характеристик потока вдоль оси газохода во времени (Г=0.08с)

В ходе вычислительного эксперимента получены графические зависимости изменения значений температуры потока по длине канала переменного сечения газохода при различных положениях датчиков относительно стенки конструкции (0.05м и 0.2м), которые позволяют дать практические рекомендации по оценке температурного воздействия высокотемпературного потока горячих газов на конструкцию установки при работе энергетических установок.

В четвертой главе описан комплекс инженерных методик по расчету нестационарных газогидродинамических рабочих процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

Инженерная методика выбора количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели газохода переменного сечения позволяет дать рекомендации по построению твердотельной модели, определить количество и расположение форсунок в поясах газохода и снизить потребные временные и вычислительные ресурсы при подготовке и проведении вычислительных экспериментов. По результатам исследований можно определить объем заполнения сечения газохода потоками воды при изменении количества и расположения форсунок в поясе газохода.

Инженерная методика проведения вычислительного эксперимента по оценке параметров нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода позволяет сформировать алгоритм выполнения расчетов и обеспечить пошаговый контроль за ходом вычислительного эксперимента. Инженерная методика включает в себя, в качестве научно-технического решения для использования на предприятии, разработанную программу для ЭВМ «Поток2», которая зарегистрирована Роспатентом. Программа представляет собой базу данных и является удобным инструментом для анализа результатов вычислительных экспериментов по

0.07

оценке газогидродинамических параметров потока в канале газохода. Предусмотрена возможность анализа результатов с помощью анимации, которая показывает изменение параметров и в пространстве и во времени.

Инженерная методика обеспечения допустимых режимов работы газохода включает в себя построение многопараметрической области допустимой работы газохода (рис.2).

Область включает в себя: 1 - рабочую, в данной области значение относительной температуры на выходе из газохода Г не превышает допустимых значений (Г<[Г]); II - нерабочую, в данной области значение относительной температуры V превышает допустимые (Г>[Г]), при этом область II содержит в себе область ///; III -нерабочую, температура потока вблизи стенки Т" превышает допустимую (Г">[Г']); iv - нерабочую, при fc,- >10, возможно повышение давления в канале газохода больше допустимого (/">[/"]). Область показывает границы изменения параметров настроек работы газохода, при условии достижения требуемых режимов работы по температуре на выходе и вблизи стенки газохода при работе с крупногабаритными техническими установками при заданной температуре потока горячего газа на входе в газоход.

Рис. 2. Многопараметрическая область допустимой работы газохода

u.ios-u.no 0.110-0.115

0.115-0.120 0.120-0.125 0.125-11.130

о.ш-о.ш

Ii =3.57 min

- порядок риооты с номограммой

Рис. 3. Номограмма для определения соотношения массовых секундных расходов воды и горячего газа для достижения Г=0.133

Построена номограмма для поиска значений ¿,-т)п, обеспечивающих

минимальный расход воды, достаточный для охлаждения горячего газа на выходе из газохода до Г =0.133 (рис.3). При ^ <3.25 значения относительной температуры на выходе из газохода V превышают допустимые. Номограмма позволяет определить величину температуры на выходе из газохода V при известных значениях к^ и массовой скорости горячего газа.

Построена номограмма для поиска значений к^ т1П, обеспечивающих

минимальный расход воды, достаточный для предотвращения нагрева стенки

газохода вблизи выхода до 7*"=0.205 (рис.4). При < 0.56 значения относительной температуры потока у стенки газохода Г" превышают допустимые. Номограмма позволяет

определить величину относительной температуры потока вблизи стенки газохода Г" при известных значениях к[ и массовой скорости горячего газа. Это дает возможность, во-первых, определять темпера-турные условия работы стенки газохода; во-вторых, в случае нежестких ограничений по температуре на выходе из газохода, появляется возможность назначить режимы работы газохода исходя из условия Г"<[Г"]; в-третьих, производить обоснованный выбор датчиков, размещаемых в канале газохода.

Инженерная методика определения настроек газохода позволяет получить данные по распределению минимального расхода воды для каждого пояса пп и каждой секции пс при совместной работе газохода и энергетических установок с различными расходными характеристиками (рис.5). Распределение воды рассчитано из условия неизменности суммарной площади отверстий форсунок по поясам и секциям газохода. Кроме того, методика позволяет дать практические рекомендации по настройке задвижек системы подачи воды в газожидкостной эжектор, обеспечивающей при работе газохода температуру потока на выходе из газохода не превышающую допустимых значений Г<[Г] = 0.133 и температуру потока вблизи стенки газохода не выше Г'<[Г'] = 0.205.

т" 0.102-11.108 0.108-0.11-1 0.114-0.126 0.126-0.14-1 0.144-0.162 0.162-0.180 0.180-0.192 0.192-0.205

порядок раооты с номограммой

Рис. 4. Номограмма для определения соотношения массовых секундных расходов воды и горячего газа для достижения Г" =0.205

Построена номограмма, которая позволяет применить постоянные настройки газохода по впрыску воды по поясам и секциям при проведении серии работ с энергетическими установками, имеющими различные массовые

скорости горячего газа тгг (рис. 6). При этом значение температуры потока на выходе из газохода для всех энергетических установок не будет превышать допустимое. На рис. 6 линия АВ характеризует диапазон для работы с ЭУ массовая скорость горячего газа которых изменяется от 104 до 178 кг/с-м2.

Таким образом, комплекс инженерных методик связывает между собой следующие параметры энергетических установок, газохода и системы подачи воды: массовую скорость подачи горячего газа тгг, массовый секундный расход воды тв , их соотношение

температуру потока на выходе Г и вблизи стенки газохода Г".

Проведено сравнение результатов вычислительных экспериментов с результатами аналитических и численных решений и физических экспериментов, которое показало совпадение с достаточной для инженерных ' расчетов точностью. Относительная погрешность не превысила 13%.

| ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработанные инженерные методики позволяют, с достаточной для инженерных расчетов точностью, проводить вычислительное моделирование работы газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок:

- при сравнении результатов вычислительного эксперимента и аналитических решений погрешность вычислений не превысила 13%;

- при сравнении результатов вычислительного и физического экспериментов погрешность не превысила 4%;

- при сравнении результатов вычислительных экспериментов, полученных с использованием различных систем инженерного анализа, погрешность вычислений не превысила 4%.

т6., кг/с •40

зо 20 10

г" II II II -и 5 6

к 1 1 —

0 10 20 30 40 50 60 70 80 9(1 100

Рис. 5. Распределение минимального расхода воды по поясам и по секциям газохода для тт=78кг/см2

Рис. 6. Зависимость массовой скорости горячего газа от общего расхода воды (при 3.25 < <10)

2. Разработанный комплекс инженерных методик позволяет:

- проводить оценку газодинамических параметров нестационарного потока в газоходах переменного сечения;

- осуществлять обоснованный выбор количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели канала газохода переменного сечения;

- выявить допустимые области работы газоходов;

- определять минимальное значение соотношения массового секундного расхода воды и горячего газа для достижения требуемого режима работы газохода;

- определять температуру потока вблизи стенки газохода и в его выходном сечении;

- сформулировать практические рекомендации по настройке задвижек системы подачи воды в газожидкостной эжектор при проведении серии работ с энергетическими установками, имеющими различные массовые скорости подачи горячего газа.

3. Выявлены волновые процессы в канале газохода при взаимодействии высокоскоростного высокотемпературного потока горячего газа с эжектируемым воздухом и потоками воды.

4. Выявлены области повышенного давления и плотности потока в свободном объеме газохода на этапе запуска ЭУ. Показано, что при исследуемых расходных характеристиках горячего газа и воды это не может приводить к повреждениям материальной части газохода.

5. Полученные графические зависимости изменения значений температуры потока по длине канала переменного сечения газохода для различных удалений точек замера от стенки конструкции позволяют:

- оценить температурное воздействие потока горячих газов на конструкцию газохода при работе энергетических установок;

- дать практические рекомендации по подбору датчиков давления и температуры системы измерения и регистрации для физического моделирования работы газохода.

6. Результаты диссертационной работы внедрены на ФГУП «Научно-исследовательский институт полимерных материалов» (г. Пермь) при проведении работ по отводу и охлаждению горячих газов энергетических установок, при модернизации экологических стендов объектов 133/131 и 130»В», а также при строительстве стенда ФКП «НИИ «Геодезия».

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Козлова A.B., Модорский В.Я. Аналитическое моделирование колебаний в энергетических установках // Наука и технологии: труды XXV Российской школы и XXXV Уральского семинара.-М.,2005.-Ч. 1.-С.199-205.

2. Козлова A.B., Модорский В.Я. Аналитическое моделирование влияния упругих и массовых параметров на характеристики колебаний в

энергетических установках // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника. -Пермь, 2005. - № 23. - С. 69-73.

3.Козлова A.B., Модорский В.Я. Исследование влияния конструктивных параметров на колебания неснаряженных энергетических установок // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника. - Пермь, 2006. - № 24. - С. 74-79.

4. Модорский В.Я., Козлова A.B. Моделирование газоупругих колебательных процессов в ракетных двигателях твердого топлива // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия физико-математические науки. - 2006. - № 43. - С. 163-167 (из Перечня ВАК).

5. Модорский В.Я., Козлова A.B., Паршаков Д.А., Арапов О.Л. Разработка методики прогнозирования и обеспечения эксплуатационной пригодности энергетических установок с учетом взаимовлияния в системе «поток газа -конструкция» // Российским инновациям - российский капитал: V Ярмарка бизнес-ангелов и инноваторов: официальный каталог проектов. - Пермь, 2007. -Ч. 2.-С. 7-8.

6. Козлова A.B., Модорский В.Я. Моделирование рабочего процесса газожидкостного эжектора // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника. -Пермь, 2007. - №28. - С. 5-10.

7. Вычислительное моделирование параметров потока в канале газохода испытательного стенда РДТТ I В.Я. Модорский, A.B. Козлова, Ю.В. Соколкин и др. // Динамика машин и рабочих процессов : сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф / ЮУрГУ. - Челябинск, 2007. - С. 129-132.

8. Козлова A.B., Модорский В.Я. Моделирование работы газожидкостного эжектора испытательного стенда // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. - 2008. - №1. - С. 29-32 (из Перечня ВАК).

9. Козлова A.B., Модорский В.Я. Моделирование режимов работы газожидкостного эжектора на МВК в центре «AMD-ПГТУ» // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2008: материалы XI Всероссийской научно-технической конференции / ПГТУ. - Пермь, 2008. - С. 246-249.

10. Модорский В.Я., Козлова A.B., Зимин Д.В. Моделирование гидродинамики и напряженно-деформированного состояния циркуляционного кармана флотационной машины в многопроцессорном инженерном пакете ABAQUS // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2008: материалы XI Всероссийской научно-технической конференции / ПГТУ. - Пермь, 2008. - С. 243-245.

И. Модорский В.Я., Козлова A.B., Зимин Д.В. Моделирование гидродинамики и напряженно-деформированного состояния циркуляционного кармана флотационной машины // Механика микронеоднородных материалов и разрушение: V Всероссийская конференция: тезисы докладов / УрО РАН, ПГТУ, УГТУ-УПИ. - Екатеринбург, 2008. - С. 149.

12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программный комплекс «Тестирование навыков работы в пакетах FlowVision

и FLUENT «Поток» / В .Я. Модорский, A.M. Першин, A.B. Козлова. -№2008614051 от 25.08.2008 г.

13. Козлова A.B., Модорский, В.Я., Поник А.Н. Моделирование нестационарных волновых процессов в канале переменного сечения // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2009: материалы XII Всероссийской научно-технической конференции / ПГТУ. -Пермь, 2009. - С. 143-145.

14. Козлова A.B., Модорский В.Я., Поник А.Н. Моделирование волновых процессов в канале переменного сечения газохода И Труды XVII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева / ЦАГИ. - М., 2009. - Т.1. - С. 361-363.

15. Козлова A.B. Моделирование движения потока горячих газов в канале переменного сечения газохода с учетом подачи водяных струй системы охлаждения // Математическое моделирование в естественных науках: тезисы докладов 18-й Всероссийской школы-конференции молодых ученых и студентов / РАН, ПГТУ и др. - Пермь, 2009. - С. 44-45.

16. Модорский В.Я., Козлова A.B., Писарев П.В., Бутымова JI.H. Разработка инженерной методики расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода // Авиация и космонавтика - 2009: 8-я международная конференция: тезисы докладов / МАИ. - М„ 2009. - С. 138-139.

17. Козлова A.B., Модорский В.Я. Моделирование нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода // Материалы Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютов-ские чтения» / УГАТУ. - Уфа, 2009. - Т. 1. - С. 31-32.

18. Козлова A.B. Инженерные методики оценки параметров работы газохода переменного сечения при отводе и охлаждении горячих газов технических установок // Актуальные проблемы российской космонавтики: труды XXXIV академических чтений по космонавтике,-М., 2010.-С.192-194.

19. Петров В.Ю., Козлова A.B., Модорский В.Я. Расчет газогидродинамики газоходов при отводе горячих газов энергетических установок / В.Ю. Петров, A.B. Козлова, В.Я. Модорский // Фундаментальные основы баллистического проектирования: материалы Всероссийская научно-техническая конференция / Балтийский государственный технический университет. - СПб., 2010. - С. 43-44.

20. Козлова A.B., Модорский В.Я. Применение высокопроизводительных вычислительных технологий для моделирования нестационарных процессов в газоходах // Материалы X Международной конференции «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах» / ПГТУ. - Пермь, 2010. - Т. 2. - С. 27-35.

21. Козлова A.B., Муленков В.П., Соколкин Ю.В., Зимин Д.В., Модорский В.Я. Применение высокопроизводительных вычислительных технологий для моделирования процессов гидроабразивного износа в циркуляционном кармане флотационной машины // Материалы

X Международной конференции «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах» / ПГТУ. - Пермь, 2010 - Т.2.- С. 22-27.

22. Козлова A.B., Модорский В.Я., Поник А.Н. Моделирование процессов охлаждения в канале переменного сечения газохода // Известия вузов. Авиационная техника. - 2010. - №4. - С. 23-26 (из Перечня ВАК).

23. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программный комплекс «Распределение параметров газогидродинамического потока в канале переменного сечения газохода «Поток2» / В.Я. Модорский, A.M. Першин, A.B. Козлова. - № 2010614281 от 01.07.2010 г.

24. Козлова A.B., Модорский В.Я. Программное обеспечение для инженерного анализа режимов работы газохода // Актуальные проблемы российской космонавтики: труды XXXV академических чтений по космонавтике. - М., 2011. - С. 196-198.

Подписано в печать 15.09.2011. Формат 60x90/16. Набор компьютерный. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,0. Заказ № 1543/2011

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Центра «Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета» 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29 Тел. (342)219-80-33

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Козлова, Анна Викторовна

Перечень условных обозначений, сокращений и индексов

Введение

Глава 1. Обзор литературы по проблемам идентификации и расчета газогидродинамических процессов в каналах газоходов переменного сечения при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок

1.1. Проблемы отвода и охлаждения горячих газов энергетических установок

1.2. Устройства для отвода- и охлаждения горячих газов энергетических установок

1.2.1. Открытая установка с водной защитой

1.2.2. Установка с уловом, нейтрализацией и охлаждением горячих газов энергетических установок при низком давлении

1.2.3. Экологически чистый стенд для отвода и охлаждения горячих газов энергетических установок

1.3. Вычислительное моделирование и проблемы идентификации и учета газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок

1.4. Обзор программных систем инженерного анализа газогидродинамических процессов 50 Выводы по главе

Глава 2. Подготовка вычислительного эксперимента по расчету газогидродинамических характеристик потока в канале переменного сечения газохода

2.1. Разработка математической и физической моделей

2.1.1. Физическая модель

2.1.2. Математическая модель

2.2. Выбор метода решения

2.3. Создание геометрической (твердотельной) модели и построение расчетной сетки

2.4. Задание начальных и граничных условий

2.5. Задание дополнительных параметров

2.6. Оценка сходимости и обеспечение устойчивости решения 81 Выводы по главе

Глава 3. Проведение вычислительного эксперимента по расчету газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок

3.1. Расчет газогидродинамических характеристик потока в канале переменного сечения газохода

3.2. Расчет газогидродинамических характеристик потока в канале переменного сечения газохода при непрогнозируемой задержке подачи воды

3.3. Расчет волновых процессов в канале переменного сечения газохода

3.4. Оценка температурного режима вблизи стенки газохода 102 Выводы по главе

Глава 4. Разработка комплекса инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок и сравнение результатов расчета с результатами физических экспериментов, численных и аналитических решений 109 4.1. Комплекс инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок 109 4.1.1. Инженерная методика выбора количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели канала переменного сечения газохода

4.1.2. Инженерная методика проведения вычислительного эксперимента по оценке параметров нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода

4.1.3. Инженерная методика обеспечения допустимых режимов работы газохода по температуре потока в выходном сечении и вблизи стенки

4.1.4. Инженерная методика определения настроек газохода

4.2. Сравнение результатов вычислительного и аналитического решений

4.2.1. Расчет газового эжектора

4.2.2. Расчет теплового баланса для газового и газожидкостного эжекторов

4.2.3. Определение скорости распространения ударной волны

4.3. Сравнение результатов вычислительного и физического экспериментов

4.4. Сравнение результатов вычислительных экспериментов 153 Выводы по главе 156 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 158 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 160 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СОКРАЩЕНИЙ И ИНДЕКСОВ

Условные обозначения

Р — давление Р — плотность / - время

V - вектор скорости х, у, г - координаты

Т - температура потока Тк - температура кипения

Т — относительная температура горячих газов на выходе из газохода Г" - относительная температура горячих газов вблизи стенки газохода д - теплота испарения

Я - полная энтальпия И - энтальпия - энергия парообразования У - массовая концентрация т — масса ц - молекулярная вязкость

V - кинематическая вязкость к - коэффициент теплопроводности ср - теплоемкость

2М — источниковый член, выражающий увеличение массы за счет испарения воды с поверхности капель

О, - источниковый член, выражающий силу, с которой капли действуют на газ <2Н — источниковый член, выражающий энергообмен между фазами — число капель у'-й траектории в данной ячейке

Яц - универсальная газовая постоянная

М — молекулярная масса О - объем ячейки г -радиус й - диаметр

§ - вектор силы тяжести С0 — коэффициент сопротивления I) - коэффициент диффузии X - вектор перемещения т — параметр вдува пара с единицы поверхности частицы

8Ь - число Шервуда

8с - число Шмидта

Яе - число Рейнольдса

N11 — число Нуссельта

Рг - число Прандтля

М - число Маха

Ф - потенциал испарения т - вязкое напряжение на стенке

К - турбулентная энергия - скорость диссипации турбулентной энергии О - скорость генерации турбулентной энергии 8у - удвоенный тензор скоростей деформации

Ь - коэффициент турбулизации потока ^хар — характерный размер у+ - безразмерное расстояние до ближайшей стенки у - расстояние до ближайшей стенки их — скорость сдвига / —переменная т - шаг по времени У1 — объем ячейки Я,- - поверхность ячейки 5 1 ~~ моменты времени начала и конца шага по времени

- площадь свободной грани в /-ой ячейке gJi — площадь твердой грани в /-ой ячейке

- объемный источник переменной / я - осредненное значение по объему ячейки в момент времени р/, <7/ - осредненные плотности потоков рассчитываемой переменной через свободные грани ,у/ и твердые грани g/ соответственно

- размер к-ой ячейки

- скорость в направлении оси х м> — эмпирический параметр V - оператор Набла у (*.•*) разностная аппроксимация конвективного оператора 5 - погрешность т — массовая скорость т - массовый секундный расход

- коэффициент соотношения массовых секундных расходов воды и горячего газа

5 - площадь сечения отверстия

Сх, С,, С2, ак, ае, а№, ак - константы а - постоянная Стефана-Больцмана

Р* - коэффициент к - показатель адиабаты р0 — полное давление

По - отношение полных давлений

X — коэффициент скорости 71 - газодинамическая функция F - площадь сечения потока 1/п - скорость движения поршня N — скорость ударной волны Хув -длина ударной волны а - скорость распространения возмущения в газе

Сокращения

ЭУ - энергетическая установка

СтС - метод статических прогревов

ВЭ - вычислительный эксперимент

СИА - система инженерного анализа

АЛИС - адаптивная локально-измельченная сетка

МВС — многопроцессорные вычислительные системы

ПДК — предельно-допустимые концентрации

КФЛ - число Куранта-Фридрихса-Леви

Сс - конвективный коэффициент

Рс, £>с -коэффициенты диффузии определяют коэффициенты уравнения при соответствующих производных Тс - временной коэффициент

Индексы г-газ к - капля п-пар в - вода гг - горячий газ возд - воздух т - турбулентность вх - вход вых - выход абс — абсолютное значение переменной оп - опорное значение переменной нас — параметр насыщения явн - явный неявн - неявный

1 - входящий эжектирующий поток

2 - входящий эжектируемый поток

1' - эжектирующий поток в критическом сечении 2' - эжектируемый поток в критическом сечении

3 - смешанный поток на выходе у - траектория м> - значение величины на границе расчетной области

Введение 2011 год, диссертация по авиационной и ракетно-космической технике, Козлова, Анна Викторовна

Работа посвящена моделированию рабочих процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

Необходимо обеспечить эффективную ^ работу газохода в широком диапазоне изменения рабочих параметров, защиту газохода и исключить его влияние на технические параметры всей системы.

Известны работы по данному направлению С.И. Бурдюгова, Р.В. Гафиятуллина, В.И. Гребенкина, A.C. Жаркова, А.П. Жукова, JI.B. Забелина, Ю.Е. Зайчикова, Г.В. Куценко, В.И. Марьяша, В.Ю. Мелешко, В.М. Меркулова, Ю.-М. Милехина, Б.С. Мокрушина, А.Д. Павлова, А.Н. Поника, Е.К. Спиридонова, З.А. Тухватуллина, Р.В. Широкова, A.A. Шишкова и др.

Повышение эффективности работы газохода может быть связано с сокращением протяженности зоны охлаждения, сокращением расхода воды, обеспечением пониженных давлений и температур в канале газохода и требует рассмотрения процессов в динамической многомерной постановке, детального учета действующих факторов.

Вместе с тем, при проведении работ с ЭУ имели место случаи нештатной, непрогнозируемой работы газохода, связанные с возникновением нестационарных режимов функционирования. Такие режимы могут привести к снижению уровня технической и экологической безопасности, а также к повреждению или разрушению материальной части и представлять опасность для обслуживающего персонала [10,81]. Восстановление работоспособности газохода связано с большими материальными и временными затратами.

Следовательно, существующих методик недостаточно, необходимо их совершенствование и проведение дополнительных исследований с целью создания новых подходов к расчету газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов. Отсутствуют инженерные методики решения задач для нестационарного, трехмерного, многофазного течения с учетом рассмотрения процессов испарения воды, теплового, и скоростного взаимодействия фаз между собой. Необходимо создание методики определения областей эффективной работы газохода.

Таким- образом, настоящая работа, посвященная' исследованию и созданию методик расчета нестационарных газогидродинамических. процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов ЭУ является актуальной.

Цель работы. Численное моделирование нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и- охлаждении горячих- газов4 ЭУ, выявление* многопараметрической области с построением, на ее основе инженерной-методики обеспечения допустимой работы газохода.

Исходя из этого, были поставлены и решены следующие задачи:

1 .Исследовать в трёхмерной динамической постановке степень заполнения» проточной части потоками и влияние соотношения массового секундного расхода воды и горячих газов на температуру и скорость потока в газоходе.

Научная новизна диссертационной работы.

2. Впервые В' ходе вычислительного, эксперимента» обнаружены зависимости характеристик волновых процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов* ЭУ от относительного расхода воды.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Полученные новые качественные и количественные результаты, позволяют оценить влияние расходных параметров потоков горячих газов и воды и сформулировать практические рекомендации для обеспечения допустимой работы газохода.

3. Предложен комплекс инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе № охлаждении горячих газов ЭУ.

4. Созданы программные продукты, зарегистрированные Роспатентом (Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ №2008614051 от 25.08.2008 и №2010614281 от 01.07.2010 г.).

На защиту выносятся;

5. Инженерная методика проведения вычислительного эксперимента1 по оценке параметров нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения-газохода.

6; Инженерная методика выбора количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели канала переменного сечения, газохода.

Достоверность. Достоверность полученных результатов подтверждается корректным ■ применением общих законов механики' жидкости и газа, удовлетворительным совпадением результатов расчета нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов, энергетических установок с результатами аналитических решений, численных расчетов в других системах инженерного анализа, а также совпадением с результатами физических экспериментов.

Личный вклад автора заключается в разработке физической- и математической- модели в. трехмерной постановке, проведении вычислительных экспериментов, построении' номограмм и многопараметрической области допустимой работы газохода, разработке комплекса инженерных методик расчета нестационарных газогидродинамических процессов в< канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях: XXV Российской школе и XXXV Уральском семинаре по механике и процессам управления, посвященных 60-летию Победы (РАН, г. Москва, 2005 г.); III Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (СГТУ, г.Самара, 2006 г.); на УШ-Х1 Всероссийских научно-технических конференциях «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (ПГТУ, г.Пермь, 2005-2009 г.г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Динамика машин и рабочих процессов» (ЮУрГУ, г. Челябинск, 2007 г.); на V ярмарке бизнес-ангелов и инноваторов (г. Пермь, 2007 г.), на V Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (ИМаш УрО РАН, г. Екатеринбург, 2008 г. ); Академических чтениях по космонавтике «Актуальные проблемььроссийской космонавтики (МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, 2009-2011 г.г.); XVII Школе-Семинаре молодых ученых и специалистов руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в аэрокосмических технологиях» (ЦАГИ, г. Жуковский, 2009* г.); XVIII Всероссийской школе-конференции молодых ученых и студентов «Математическое моделирование в естественных науках» (ПГТУ, г. Пермь, 2009 г.); Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (УГАТУ, г. Уфа, 2009 г.); 8-й Международной конференции «Авиация и космонавтика-2009» (МАИ, г. Москва, 2009 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные основы баллистического проектирования - 2010» (БГТУ «Военмех», г. Санкт-Петербург, 2010 г.); X Международной конференции «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах» (ПГТУ, г. Пермь, 2010 г.); Научно-технической конференции молодых специалистов (ОАО «НПО «Искра», г. Пермь, 2007-20 Юг.г.).

В полном объеме диссертация заслушана и представлена к защите на совместном заседании кафедр «Механика композиционных материалов и конструкций» и «Ракетно-космическая техника и энергетические установки» Пермского государственного технического университета.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 155 наименований, приложения. Диссертация содержит 65 рисунков и 18 таблиц. Общий объем работы 178 страниц, в том числе приложение на 3 страницах и библиографический список на 16 страницах.

Заключение диссертация на тему "Численное моделирование газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок"

Выводы по главе

1. Разработана инженерная методика выбора количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели канала переменного сечения газохода. Методика позволяет снизить потребные временные и вычислительные ресурсы при подготовке и проведении вычислительных экспериментов.

2. Разработана инженерная методика проведения вычислительного эксперимента по оценке параметров нестационарных газогидродинамических рабочих процессов в канале переменного сечения газохода при отводе и охлаждении горячих газов энергетических установок.

3. Разработана инженерная методика обеспечения допустимых режимов работы газохода по температуре потока на выходе и вблизи стенки, которая базируется на использовании построенной автором многопараметрической области допустимой работы газохода. Область показывает границы изменения параметров настроек работы газохода, при условии достижения требуемых режимов работы по температуре на выходе и вблизи стенки газохода при работе с крупногабаритными ЭУ при заданной температуре потока горячего газа на входе в газожидкостной эжектор.

4. Построены номограммы, позволяющие определить минимальные соотношения массовых секундных расходов воды и горячего газа (3.25 < Агг- <3.75) для достижения требуемого температурного режима на выходе из газохода при работе с энергетическими установками, различающимися расходно-массовыми характеристиками (78 < тгг <178 кг/с-м2).

5. Построены номограммы, позволяющие определить минимальные соотношения массовых секундных расходов воды и горячего газа (0.563 < < 0.824) для достижения требуемого температурного режима вблизи стенки газохода при работе с энергетическими установками, кг/с-м ).

6. Полученные номограммы позволяют определить температуру потока на выходе и вблизи стенки газохода при его работе с энергетическими установками, различающимися расходно-массовыми характеристиками (78 < тТТ < 178 кг/с-м2).

7. Разработана инженерная методика определения настроек газохода для различных энергетических установок. Методика позволяет определять расход воды в поясах и секциях газохода. Методика позволяет дать практические рекомендации по настройке задвижек системы подачи воды в газожидкостной эжектор для обеспечения:

- температуры потока на выходе из газохода не превышающей допустимых значений Т< [Г1] = 0.133; температуры потока вблизи стенки газохода не превышающей допустимых значений Т"< [Гп] = 0.205.

8. Сравнение результатов вычислительного и аналитического решений показало их совпадение с достаточной для инженерных расчетов точностью:

-при* расчете параметров^ газового эжектора получена относительная погрешность не более 5%;

-при расчете теплового баланса для газового и газожидкостного эжектора получена относительная погрешность не более 13%;

-при расчете скорости распространения волны сжатия в канале переменного сечения газохода получена относительная погрешность не более 13%.

9. Сравнение результатов вычислительного и физического экспериментов показало их совпадение с относительной погрешностью не более 4%, приемлемой для инженерных расчетов.

10. Сравнение результатов вычислений, проведенных в различных программных системах инженерного анализа, показало их совпадение с относительной погрешностью не более 4%, приемлемой для инженерных расчетов.

158

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- при сравнении результатов вычислительного и физического экспериментов погрешность не превысила 4%;

2. Разработанный комплекс инженерных методик позволяет:

- проводить оценку газодинамических параметров нестационарного потока в газоходах переменного сечения;

- осуществлять обоснованный выбор количества и расположения форсунок при построении твердотельной модели' канала газохода переменного сечения;

- выявить допустимые области работы газоходов;

- определять температуру потока вблизи стенки газохода и в его выходном сечении;

- оценить температурное воздействие потока горячих газов на конструкцию газохода при работе энергетических установок; дать практические рекомендации по подбору датчиков давления и температуры системы измерения и регистрации для физического моделирования работы газохода.

Библиография Козлова, Анна Викторовна, диссертация по теме Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

1. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. — М. : Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1960.-716 с.

2. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика : учеб. пособие для втузов : в 2 ч. 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Наука : Физматлит, 1991. — 2 ч.

3. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. В 2 т. Т. 1 ; пер с англ. С. В. Сенина, Е. Ю. Шальмана ; под ред. Г. Л. Подвидза. — М. : Мир, 1990. — 384 с. : ил.

4. Адельберг М. Средний размер капель, образующихся при распаде струи жидкости, впрыскиваемой в высокотемпературный газовый поток // Ракетная техника и космонавтика. 1968. - № 6(6). — С. 187-193.

5. Аксенов А. А., Гудзовский А. В. Пакет прикладных программ Flow Vision // МФТИ. Сер. Аэрофизика и прикладная математика. М., 1998. — С. 45-56.

6. Актуальные проблемы вычислительной математики и математического моделирования : сб. ст. посвящ. 60-летию Г. И. Марчука / АН СССР, Сиб. отд-ние, ВЦ, отд. вычисл. математики ; отв. ред. А. С. Алексеев. -Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1985. 263 с.

7. Аркадов Ю. К. Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы : дис. . д-ра техн. наук : 01.02.05. —М. : Изд-во Физматлит, 2001. — 336 с.

8. Баев В. К., Бузуков А. А. О^ размерах^ капель при распыле жидкости // Нестационарные смесеобразование и горения в замкнутом объеме. — Новосибирск, 1979. С. 44-51.

9. Баженов М. И. Исследование двухфазных струйных аппаратов типа вода-воздух : дис. . канд. техн. наук. — М., 1967. — 155 с.

10. Бийские новости / ИА АМИТЕЛ. Барнаул, 2007. - URL: http://www.amic.m/news/?newsid=67154 (дата обращения 28.03.2007).

11. Белоцерковский О. М., Давыдов Ю. М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М. : Наука, 1982. — 392 с.

12. Белоцерковский О. М. Численное моделирование в механике сплошных сред. — М. : Наука : Физматлит, 1984. 519 с.

13. Белоцерковский О. М. Численный эксперимент в турбулентности: от порядка к хаосу / Рос. акад. наук. — М. : Наука, 1997. — 206 с. : ил. — (Кибернетика: неограниченные возможности и возможные ограничения). — Библиогр.: с. 197-204.

14. Блинов В. И., Загарских В. И., Майоров М. А. Концепция ликвидации твердотопливных ракет и утилизации СРТТ // Россия и мир: политические реалии и перспективы : информ.-аналит. сб. — М. : Совета Федерации, 1995. — № 5. С. 58-62.

15. Венедиктов В. Д. Турбины и реактивные сопла на двухфазных потоках. -М. : Машиностроение, 1969. — 196 с.

16. Волков В. Т., Ягодников Д. А. Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твердом топливе. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э: Баумана, 2007. - 296 с.

17. Волков К. Н., Емельянов В. Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 488 с.

18. Власов К. П., Иноземцев Н. М. Влияние начальных параметров на турбулентную скорость распределения пламени однородных топливно-воздушных смесей. М. : Оборонгиз, 1959. — 24 с.

19. Внутренняя баллистика РДТТ = Internal Ballistics of Solid-Propellant Pocket Engines / А. В. Алиев и др. ; Рос. акад. ракет, и арт. наук ; под ред. А. М. Липанова, Ю. М. Милехина. -М, : Машиностроение, 2007. 502 с.

20. Вулис Л. А., Ярин Л. П. Аэродинамика факела. — Л. : Энергия, 1978. — 216 с.

21. Газодинамические функции / Ю. Д. Иров и др. — М. : Машиностроение, 1965.-399 с.

22. Гаркуша В. И., Стасенко А. Л. Численное исследование парокапельных потоков с учетом фазовых переходов, коагуляции и газодинамического дробления частиц // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. — 1979. — № 3-. — С. 128-137.

23. Гигиеническая оценка состояния объектов окружающей среды при уничтожении ракет средней дальности (РСД-10) методом подрыва: техн. отчет / ин-т «Биофизика». — 1988.

24. Гиневский А. С. Теория турбулентных струй и следов. — М.: Машиностроение, 1969. -400 с.

25. Гинзбург И. П. Аэрогазодинамика: краткий курс : учеб. пособие для вузов. М. : Высш. шк., 1966. — 404 с. : ил. - Библиогр. в конце гл.

26. Гуреев В. М. Разработка и исследование системы утилизации теплоты отходящих газов энергетических агрегатов с впрыском воды в газовый тракт: автореф. дис. канд. техн. наук : 01.04.14. — Казань, 1993. — 15 с.

27. Дикий Н. А., Шевцов А. П. Тепло- и массообмен капель жидкости в потоке газа на участках их температурной релаксации // Физика аэродисперсных систем: межвед. науч. сб. Киев, 1979. — № 19. — С. 78-85.

28. Исследование процессов гидроабразивного износа в циркуляционном кармане флотационной машины : отчет о НИР / Перм. гос. техн. ун-т ; рук. Соколкин Ю. В.; исполн.: Модорский В. Я. и др.. Пермь, 2007. - 140 с.

29. Ерохин А. В. Технология и система удаления из помещений отработавших газов двигателей внутреннего сгорания трактора с эжекторным устройством для снижения их температуры : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.20.01, 05.20.03.-Рязань, 2004.-21 с.

30. Загоренко Д. Исследование оптимальных параметров эжекции // М-во высш. образования СССР, Новосиб. инж. строит, ин-т им. В. В. Куйбышева. -Новосибирск, 1958. — 193 с.

31. Зенуков И. А., Крюков В. Г., Магсумов Т. М. Методика расчета физико-химических параметров двухфазных потоков // Тепловые процессы и свойства рабочих тел двигателей летательных аппаратов. — Казань, 1980. — С. 71-77.

32. Зуев Ю. В., Лепещинский И. А. Система уравнений, описывающих двухфазную газокапельную струю // Турбулентные двухфазные течения. -Таллинн, 1979.-С. 119-126.

33. Ильяшенко С. Mi, Талантов А. В: Теория и расчет прямоточных камер сгорания. -М. : Машиностроение, 1964. 305 с.

34. Калиткин Н. Н. Численные методы : учеб. пособие. М. : Наука, 1978. -508 с.

35. Коваленко Н. Д. Возмущения сверхзвукового потока при массотеплоподводе. — Киев : Наукова думка, 1980. 224 с.

36. Коваленко Н.Д. Нестационарные тепловые процессы в энергетических установках летательных аппаратов. Киев : Наукова думка, 1988. — 224 с.

37. Козлова А. В. Моделирование нестационарных газогидродинамических процессов в канале переменного сечения газохода / науч. рук. В. Я. Модорский // Мавлютовские чтения : Всерос. молодежная науч. конф. : материалы конф. Уфа, 2009. — Т. 1. - С. 31-32.

38. Козлова А. В. Моделирование процессов охлаждения в канале переменного сечения газохода / А. В. Козлова, В. Я. Модорский, А. Н. Поник // Изв. высш. учеб. заведений. Авиационная техника. — 2010. — №4. — С. 23-26.

39. Козлова А. В., Модорский В. Я. Аналитическое моделирование колебаний в энергетических установках // Наука и технологии : тр. XXV Рос. шк. и XXXV Урал, семинара, посвящ. 60-летию Победы. — М., 2005. — Ч. 1. — С. 199-205.

40. Козлова А. В., Модорский В: Я. Аналитическое моделирование влияния упругих и массовых параметров на характеристики колебаний в энергетических установках // Вестн. ПГТУ. Аэрокосмическая техника. — Пермь, 2005. -№ 23. С. 69-73.

41. Козлова А. В., Модорский В. Я. Исследование влияния конструктивных параметров на колебания неснаряженных энергетических установок // Вестн. ПГТУ. Аэрокосмическая техника. Пермь, 2006. - № 24. - С. 74-79.

42. Козлова А. В., Модорский В. Я. Моделирование работы газожидкостного эжектора испытательного стенда // Изв. высш. учеб. заведений. Авиационная техника. 2008. — № 1. — С. 29-32.

43. Козлова А. В., Модорский В. Я. Моделирование рабочего процесса газожидкостного эжектора // Вестн. ПГТУ. Аэрокосмическая техника. — Пермь, 2007. -№28. С. 5-10.

44. Козлова А. В., Модорский В. Я. Программное обеспечение для инженерного анализа режимов работы газохода // Актуальные проблемы российской космонавтики : тр. XXXV акад. чтений по космонавтике. — М., 2011.-С. 196-198.

45. Кореннов Б. Е. Исследование водовоздушных эжекторов с удлиненными цилиндрическими камерами смешения : дис. . канд. техн. наук : 05.04.03. -М., 1980.

46. Кочин Н. Е., Кибель И. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика : учебник. Ч. 1 ; под ред. И. А. Кибеля. — 6-е изд., испр. и доп. М. : Физматгиз, 1963. - 584 с. : ил. - Библиогр.: с. 571-575.

47. Лопаточные машины и струйные аппараты : сб. ст. / под ред. Ю. Н. Васильева.- М.: Машиностроение, 1972. — 224 с.

48. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики : учеб. пособие / 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Наука, 1980. 535 с:

49. Марчук Г. И. Методы расщепления. — М. : Наука, 1988. 263 с.

50. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович и др. — М. : Наука, 1980.-478 с.

51. Михеев Н. И. Утилизация продуктов сгорания; ракетных двигателей твердого топлива : дис. . канд. техн. наук : 05.07.05. Казань, 1994. - 101 с.

52. Модорский, В. Я. Газоупругие процессы в энергетических установках / В. Я. Модорский, Ю. В. Соколкин / Под ред. Соколкина Ю. В. М. : Физматлит, 2007. - 176 с.

53. Модорский В. Я., Козлова А. В. Моделирование газоупругих колебательных процессов в ракетных двигателях твердого топлива // Вестн. Самар.гос. техн. ун-та. Сер. физ.-мат. науки: 2006. - № 43. - С. 163-167.

54. Мокрушин Б. С., Тухвалтуллин 3. А. К проблеме строительства объекта утилизации твердотопливных ракет стратегического назначения в Боткинском районе Удмуртской Республики. — Ижевск, 1999. — 30 с.

55. Монахова В. П: Исследование эжекторных усилителей тяги (ЭУТ) : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.07.05. М:, 2005. - 30 с.

56. Неравновесные физико-химические процессы в аэродинамике / В. П. Агафонов и др. -М. : Машиностроение, 1972. 344 с.

57. О режимах дробления капель и критериях их существования / А. А. Борисов и др. // Инж.-физ. журн. 1981. - № 1(40) - С. 64-70.

58. Основы проектирования ракетно-прямоточных двигателей для беспилотных летательных аппаратов / Б. В. Орлов и др. — М. : Машиностроение, 1967. — 424 с.

59. Пакет прикладных программ GIMM для решения-задач гидродинамики на многопроцессорных вычислительных системах / Б. Н. Четверушкин и др. // Мат. моделирование. 2005. - № 6(17). - С. 58-74.

60. Пакет Сафра: программное обеспечение вычислительного эксперимента / Mf. М: Горбунов-Посадов и др. // Алгоритмы и алгоритмические языки. Пакеты прикладных программ. Вычислительный эксперимент. М. : Наука, 1983.-С. 12-50.

61. Патанкар С. В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М. : Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

62. Пермский KoMnaHbONLine / Пермская деловая и политическая газета «Новый компаньон». Пермь, 2005. — URL: http://www.nk.perm.ru/news.php? newsid=5066 (дата обращения 10.11.2005).

63. Проведение вычислительного эксперимента по расчёту параметров потока в канале испытательного стенда : отчет о НИР / Перм. гос. техн. ун-т ; рук. Соколкин Ю. В. ; исполн. Модорский В. Я., Козлова А. В. Пермь, 2006. -140 с.

64. Проведение расчетов параметров газодинамического потока в газожидкостном эжекторе: отчет о НИР / Перм. гос. техн. ун-т ; рук. Модорский В. Я. ; исполн. Козлова А. В. Пермь, 2009. — 70 с.

65. Программное обеспечение ANSYS FLUENT Электронный ресурс. / Рос. фил. компании Process Flow. СПб., 2006. - URL: http://www.processflow.ru (дата обращения 05.12.2007).

66. Программный комплекс «Распределение параметровгазогидродинамического потока' в, канале переменного * сечения газохода1

67. Поток2» / В.Я. Модорский, A.M. Першин, A.B. Козлова // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010614281 от 01.07.2010 г.

68. Программный комплекс FlowVision Электронный ресурс. / ООО «ТЕСИС». М., 2006. - URL: http://www.tesis.com.ru/ software/flowvision/ (дата обращения 30.11.2007).

69. ANSYS CFX Электронный ресурс. / ANS YS, Inc. Santa Clara, 1995. -URL: http://www.ansys.com/products/fluid-dynamics/cfx/ (дата обращения 01.11.2010).

70. Программный комплекс FlowVision Электронный ресурс. / ООО «ТЕСИС». — М., 2008. — URL: www.flowvision.ru (дата обращения 30.11.2007).

71. Прудников А. Г., Волынский М. С., Саголович В. Н. Процессы смесеобразования и горения в воздушно-реактивных двигателях. М. : Машиностроение, 1971. —355 с.

72. Рихтмайер Р. Д., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач : пер. с англ. / под ред. Б. М. Будака, А. Д. Горбунова. — М.: Мир, 1972. 418 с.

73. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М. : Мир, 1980. - 616 с.

74. Руководство по утилизации вооружения и военной техники, высвобождаемых из Вооруженных сил Российской Федерации. — М. : МО РФ, 1999.-117 с.

75. Самарский А. А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент // Вестн. АН СССР. 1979. - № 5. - С. 38-49.

76. Самарский А. А. Современная прикладная математика и вычислительный эксперимент // Коммунист. — 1983. — № 18. — С. 31-42.

77. Самарский А. А. Вычислительный эксперимент в задачах технологии // Вестн. АН СССР.-1984.-№ 11.-С. 17-29.

78. Самарский А. А. Компьютер, вопрошающий природу // Наука в СССР. — 1987.-№3.-С. 33-65.

79. Самойлова Н. В. Расчет дозвукового увеличителя тяги // Труды ЦАГИ. — 1982.-Вып. 2150.

80. САПР для машиностроения. Инженерные расчеты и моделирование технологических процессов. БЬО^У-ЗВ Электронный ресурс. //

81. Комплексные решения в области САПР и РИС / Рус. Пром. Компания. — М. 2004. URL: http://www.cad.ru/ru/software/detail.php? Ю=3749 (дата обращения 01.11.2010).

82. Сборник работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов / Центр, аэрогидродинам. ин-т им. I I. Е. Жуковского. — Жуковский?.;: Бюро науч. информ., 1961. — 327 с.

83. Седов JI. И. Механика сплошной среды : учебник для втузов : в 2 т. — 3-е изд., испр. и доп. М. : Наука;: Физматлит, 1976. — 2 т.

84. Смирнов Л. А., Тиньковг ©? Bt Утилизация снятых с вооружения боеприпасов и твердотопливных ракет. Ч. 4. М. : ЦНИИНТИКПК, 1996; -132 с.

85. Соловьев А. Д. Слияние капель жидкости при соударениях // Физика облаков, и искусственных воздействий: Труды Центральной- аэрологической обсерватории. М., 19691 - Вып. .89; - С. 3-25.

86. Спиридонов Е. К. Теоретические основы расчета и. проектирования жидкостногазовых струйных насосов : дис. . д-ра техн. наук : 05.04.13 / Спиридонов Евгений Константинович. Челябинск, 1996. — 292 с.

87. Спиридонов Е. К. Применение водовоздушых струйных насосов в системах глубокого вакуумирования / Е.К. Спиридонов, С.Б. Школин //

88. Термодинамические свойства;индивидуальных веществ : справ: изд. : в 4 т. / Л; В; Еурвич и др: 3-е изд., перераб; и расш. — М; : Наука, 1978; — 4 т.

89. Теория турбулентных струй / Г. Н. Абрамович и др. ; под ред. Г. Н. Абрамовича. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Наука, 1984. - 716 с.

90. Тухвалтуллин 3. А. Утилизация твердо топливных ракет стратегического назначения! в Удмуртии: Технология корпорации. «Локхид Мартин». — Воткинск, 1999.-39 с.

91. Тухвалтуллин 3; А. Экологические и экономические проблемы строительства объектаутилизации. Воткинск, 2001. — 23 с:

92. Утилизация ракетных двигателей. Вопр. безопасности / В. М: Колодкин и др. Ижевск, 2000. - 20 с.

93. Утилизация РДТТ методом бессоплового сжигания в замкнутом объёме / В. И. Гребенкин и др. // Научно-технический потенциал Западного Урала в области конверсии? военно-промышленного комплекса : докл. междунар. семинара. Пермь, 2001. - С. 35-40.

94. Утилизация твердотопливных ракетных двигателей / С. И: Бурдюгов и др. ; под общ. ред. Н. П. Кузнецова ; Ин-т компьют. исслед. и др. Москва-Ижевск : НИЦ Регуляр. и хаот. динамика, 2008. — 512 с.

95. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивного двигателя / Б. В. Раунштенбах и др. — М. : Машиностроение, 1964.-522 с.

96. Филиппов Г. А., Даскол Ю. Н. О процессах взаимодействия частиц в двухфазных потоках // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978. - №3. -С. 144-152.

97. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: в 2 т. : пер. с англ. -М. : Мир, 1991.

98. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и- теплопередача в химической кинетике ; Акад. наук СССР, Ин-т хим. физики ; под ред. Р. И. Солоухина. — 3-е изд., испр. и доп. М. : Наука, 1987. - 485 с. : ил. - Библиогр. в конце гл.

99. Характеристики современных комплексов и стендов США для испытаний ЖРД и ступеней ракет : техн. отчет / исполн. Шайн. 1963.

100. Харитонов В. Г. Исследование эффективности газового эжектора с цилиндрической камерой смешения // Теплоэнергетика. — 1958. — № 4. — С. 29-34.

101. Харлоу Ф. Численный метод частиц в ячейках // Вычислительные методы в гидродинамике. — М: : Мир, 1967. — С. 316-342.

102. Хейгеман Луис, Дэвид Янг. Прикладные итерационные методы : пер. с англ. М. : Мир, 1986. - 446 с.

103. Хемминг Р. В. Численные методы-для научных работников и инженеров : пер. с англ. — М.: Наука, 1968. — 400 с.

104. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц / пер. с англ. А. С. Липатова, А. Н. Полюдова; под ред. Р. 3. Сагдеева, В. И. Шевченко. М. : Мир, 1987. - 638 с.

105. Худяков В. Н. Снижение выброса сажи при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.07.05.-М., 2003.- 18 с.

106. Шишков А. А., Силин Б. М. Высотные испытания ракетных двигателей. -М. : Машиносроение, 1985.-208с.

107. Шишков А. А., Панин С. Д., Румянцев Б. В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива : справочник. — М. : Машиностроение, 1989.-239 с. : ил. -Библиогр.: с. 234-235.

108. Шец Дж. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивания. — М.: Мир, 1984.-247 с.

109. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя : пер. с нем. — М. : Наука, 1974. -711 с.

110. Щетиннов Е. С. Теоретическое исследование горения гомогенной смеси в турбулентном потоке У/ О турбулентном горении гомогенной смеси : сб. ст. -М. : Оборонгиз, 1956. С. 50-86.

111. FlowVision. Версия 2.4.1. Руководство пользователя Электронный ресурс. / ООО «ТЕСИС». М., 2008. - URL: http://www.flowvision.ru/ (дата обращения 01.11.2010).

112. Abramzon В., Sirignano W. A. Droplet Vaporization Model for Spray Combustion Calculations // Int. J. of Heat and Mass Transfer. 1989. - Vol. 9, № 32.-P. 1605-1618.

113. Aksenov A. A., Dyadkin A. A., Gudzovsky A. V. Numerical Simulation of Car.Tire-Aquaplaning^// Computational Fluid Dynamics'96. New York, 1996. -P. 815-820.

114. A New k-c Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows Model Development and Validation / T.-H. Shih, W. W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, J. Zhu // Computers Fluids. - 1995. - Vol. 3, № 24. - P. 227-238.

115. Barth T.J. Aspects of unstructured grids and finite-volume solvers for the Euler and Navier-Stokes equations // VKI Lecture Series. Belgium, Von Karman Institute for Fluid Dynamics, 1994. № 1994-05. - 152 p.

116. CFD Flow modeling software FLOW-3D Электронный ресурс. / Flow Science Inc. Ste A Santa Fe, 2008. URL: http://www.flow3d.com/ (дата обращения 01.11.2010).

117. Crowe С., Sommerfeld M. and Tsuji Yu. Multiphase Flows with Droplets and Particles // CRC Press LLC. 1998. - 471 p.

118. FLUENT Flow Modeling Software Электронный ресурс. / Fluent Inc. Joins ANSYS, Inc. Santa Clara, 1995. - URL: http://www.ansys.com/products/fluid-dynamics/fluent/ (дата обращения 01.11.2010).

119. Gupta A. K., Lilley D. G., Syred N. Swirl Flows. Kent : Abacus Press, 1984.-588 p.

120. Launder В. E., Spalding D. B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. London : Academic Press, 1972. - 169 p.

121. Lockwood R. M. Pulse-reactor low cost lift-propulsion engines // AIAA General aviation aircraft design & operation meeting. Wichita, 1964.

122. Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA Journal. 1994. - Vol. 8, № 32. - P. 15981605.

123. Miller R. S., Harstad K., Bellan J. Evaluation of Equilibrium and Non-equilibrium Evaporation Models for Many-droplet Gas-Liquid Flow> Simulation // Int. J. of Multiphase Flow. 1998. - № 24. - P. 1025-1055.

124. STAR-CD V4: From Fluid Dynamics to Continuum Mechanics Электронный ресурс. / CD-adapco. Melville, 2008. — URL: http://www.cd-adapco.com/products/STAR-CD/index.html (дата обращения 05.12.2007).

125. Yakhot V., Orszag S. A. Renormalization Group Analysis of Turbulence: I. Basic Theory // Journal of Scientific Computing. 1986. — Vol. 1, № 1. - P. 1-51.

126. Wilcox D. C. Turbulence modeling for CFD. La Canada : DCW Industries, Inc., 1994.-460 p.

127. Зав. кафедрой РКТиЭУ ПГТУ,чл.-корр. РАН,д-р техн. наук, профессор1. Соколовский

128. В рамках проведенных исследований:

129. Построены номограммы для определения настроек газожидкостного эжектора, обеспечивающих минимальный расход воды, достаточный для охлаждения горячего газа на выходе из газохода и предотвращения недопустимого нагрева стенок газохода.

130. Построены номограммы для определения температуры потока вблизи стенок газохода и в его выходном сечении для различных энергетических установок и настроек газожидкостного эжектора.

131. Построены графические зависимости для определения настроек расхода воды по поясам и секциям газохода для различных энергетических установок.

132. Заместитель начальника НПК-2 по нау^р

133. Заместитель начальника НПК-2 по технологиикандидат технических наук1. A.C. Александров1. В.А. Овчинников

Похожие работы

Авиационная и ракетно-космическая техника
05.07.00