Математическая модель системы охлаждения камер сгорания авиационных прямоточных двигателей на эндотермических топливах

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ,

ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ

ПРОГРАММ

УДК 629.7.036

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

КАМЕР СГОРАНИЯ АВИАЦИОННЫХ ПРЯМОТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

НА ЭНДОТЕРМИЧЕСКИХ ТОПЛИВАХ

П.Д. Токталиев

С.И. Мартыненко

ФГУП “Центральный институт авиационного моторостроения

им. П.И. Баранова”, Москва, Российская Федерация

e-mail:

Martynenko@ciam.ru

Представлена трехмерная математическая модель сопряженного теплообме-

на при турбулентном течении эндотермических топлив в обогреваемых кри-

волинейных шероховатых каналах системы охлаждения авиационного прямо-

точного двигателя. Для описания термического разложения эндотермических

топлив использована одностадийная модель, основанная на замене реального

углеводородного соединения некоторым фиктивным веществом, которое раз-

лагается без промежуточных реакций. Приведено уравнение для расчета ло-

кальной степени разложения и члена в уравнении энергии, учитывающего эндо-

термический эффект разложения топлива. Показаны результаты численного

исследования теплообмена в различных конструкциях системы охлаждения с

использованием пентана при сверхкритическом давлении в качестве эндотер-

мического топлива.

Ключевые слова

эндотермическое топливо, математическое моделирование,

прямоточные двигатели.

MATHEMATICAL MODEL OF THE COOLING SYSTEM

OF COMBUSTION CHAMBERS OF AVIATION

RAMJET ENGINES USING ENDOTHERMIC FUELS

P.D. Toktaliev

S.I. Martynenko

Federal State Unitary Enterprise “Baranov Central Institute of Aviation Engine”,

Moscow, Russian Federation

e-mail:

Martynenko@ciam.ru

The paper represents 3D mathematical model of the conjugate heat transfer at

turbulent motion of the endothermic fuels in the heated curvilinear rough channels

of the cooling system of an aviation ramjet engine. One-stage model based

on replacement of the real hydrocarbon substance by some fictitious matter is

used for the description of the endothermic fuel pyrolysis. The fictitious matter

decomposes without any intermediate reaction. Equation for computation of the local

decomposition degree and term in the energy equation accounting the endothermic

effect of the fuel pyrolysis are given. The paper demonstrates results of the numerical

study of the heat transfer in various designs of cooling system using the pentane as

an endothermic fuel under supercritical pressure.

Keywords

endothermic fuels, mathematical simulation, ramjet engines.

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 1