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

Представлена трехмерная математическая модель сопряженного теплообмена при турбулентном течении эндотермических топлив в обогреваемых криволинейных шероховатых каналах системы охлаждения авиационного прямоточного двигателя. Для описания термического разложения эндотермических топлив использована одностадийная модель, основанная на замене реального углеводородного соединения некоторым фиктивным веществом, которое разлагается без промежуточных реакций. Приведено уравнение для расчета локальной степени разложения и члена в уравнении энергии, учитывающего эндотермический эффект разложения топлива. Показаны результаты численного исследования теплообмена в различных конструкциях системы охлаждения с использованием пентана при сверхкритическом давлении в качестве эндотермического топлива.

Литература

[1] Yanovski L. Endothermic fuels for hypersonic aviation // Fuels and Combustion Technology for Advanced Aircraft Engines // AGARD Propulsion and Energetic Panel 31st Symposium. Fiuggi, Italy, 10-14 May, 1993. P. 1-44.

[2] Исследование закономерностей термодеструкции эндотермического топлива при повышенных давлениях / Л.С. Яновский, Е.П. Федоров, Г.И. Ковалев, М.Л. Немчиков // Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Авиац. двигателестроение. 1987. № 3. С. 41-51.

[3] Эндотермические топлива и рабочие тела силовых и энергетических установок / Л.С. Яновский, Т.Н. Шигабиев, Ф.М. Галимов, В.Ф. Иванов. Казань: Изд-во РАН, 1996. 264 с.

[4] Яновский Л.С. Особенности теплоотдачи к эндотермическому топливу на начальном участке обогреваемого канала в условиях жидкофазного автоокисления / Проблемы химической регенерации тепла в летательных аппаратах и силовых установках. Сб. статей (Тр. ЦИАМ № 1284); под ред. О.Н. Фаворского. 1990. С. 31-44.

[5] Hazlett R. Progress report on advanced hydrocarbon fuel development // Naval Research Laboratory. 1975. №.342. 140 p.

[6] Thermalcracking of aviation kerosene for scramjet application / F.Q. Zhong, X.J. Fan, G. Yu et al. // Science in China. Series E: Technological Sciences. Vol. 52. 2009. P. 2644-2652.

[7] Simulation flowing mildly-cracked normal alkanes incorporating proportional product distribution / T.A. Ward, J.S. Ervin, R.C. Striebich at al. // J. of Propulsion and Power. Vol. 20. 2004. P. 394-402.

[8] Ward T.A., Ervin J.S., Zabarnick S. Pressure effect on flowing mildly-cracked n-decane // J. of Propulsion and Power. Vol. 21. 2005. P. 344-355.

[9] Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих и ее приложения к физике. М.: Физматлит, 2010. 520 с.

[10] Danckwerts P.V. Local residence-times in continuous flow systems // Chem Eng. Sci. 1958. №. 9. P. 78-79.

[11] Baleo J.N., Le Cloirec P. Validating a prediction method of mean residence time spatial distributions // AIChE J. 2000. №. 46. P. 675-683.

[12] Froment G.F., Bischoff K.B. Chemical reactor analysis and design. N.Y.: John Wiley & Sons, Inc. 1979.

[13] Techniques for the reconstruction of a distribution from a finite number of its moments / V. John, I. Angelov, A.A. Oncul, D. Thevenin // Chem. Eng. Sci. 2007. №. 62. P. 2890-2904.