7.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИ

Для того чтобы применить модель, необходимо определиться с системой координат, указать начальные и граничные условия и назначить величины связывающих параметров. К последним относятся скорости испарения скорости нагрева капли силы лобового сопротивления скорости разрушения капель и возможные прочие потери массы, вызванные другими механизмами. Скорости обмена определяются из расчета поведения одиночной капли, а затем суммируются по всем каплям.

Параметры можно рассматривать совместно, например в рамках квазистационарного испарения, как это делалось при анализе горения одиночной капли [131]. В этом случае определяется уравнением (7.6). В последнее время также рассматривают и неустановившийся процесс, что больше соответствует реальным условиям [65]. Для расчета силы лобового сопротивления требуется выбрать значение коэффициента лобового сопротивления, что зачастую делается по эмпирическим зависимостям, полученным при динамических исследованиях одиночных капель. Анализ влияния рассмотренных параметров процесса сделан Саттоном [163].

7.4.1. ВЛИЯНИЕ СМЕСИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ НА СТЕНКУ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

Влияние смесительной головки на аблирующую стенку камеры сгорания изучалось на объемной модели цилиндрической камеры сгорания для условий устойчивого горения и распыления, происходящего при столкновении струй жидкостей. Использование уравнений, полученных при анализе горения одиночной капли, ограничивает анализ процесса горения условиями, в которых жидкая фаза может рассматриваться в виде поля невзаимодействующих сферических капель. Таким образом, указанная модель горения применима лишь за зоной впрыска и распыления, для которой разработан свой метод анализа. Трехмерная модель установившегося процесса разработана для зоны горения, а одномерная — для расположенной следом за ней зоной догорания в трубках тока (см. рис. 80).

Наличие пограничного слоя у стенок камеры сгорания в модели процесса горения не учитывается. Для расчета влияния смесительной головки на стенку камеры сгорания необходимо провести отдельный анализ пристеночного слоя с тем, чтобы определить коэффициенты теплопередачи. Различие расчетов процессов горения и теплопередачи в стенку наиболее удобно для камер сгорания с абляционным охлаждением, поскольку

температура поверхности стенки в этом случае практически равна адиабатической, а теплопередача очень мала. Скорости коксования и унос массы стенки можно рассчитать по имеющимся методам анализа с учетом нестационарной теплопроводности и абляции. Полная численная модель включает несколько компьютерных программ, каждая из них может использоваться отдельно или в сочетании с любой другой. Это следующие программы.

1. Программа распределения распыленной жидкости по ней рассчитываются параметры концентрации компонентов в узлах расчетной сетки с координатами в плоскости для каждого типа смесительной головки.

2. Программа в которой используются результаты программы и определяются местные скорости горения, давление, состав газа, векторы скоростей и отклонения от начального распределения распыла на участке от плоскости 20 до начального сечения зоны трубок тока.

3. Программа STRMBT, по которой рассчитываются горение и ускорение газов и несгоревшей жидкой фазы в направлении сопла.

4. Программа расчета теплопередачи в пограничном слое; по ней определяются коэффициент теплоотдачи, адиабатическая температура стенки и состав газа у стенки камеры сгорания в зависимости от местного соотношения компонентов у стенки и параметров течения, полученным по программам и STRMBT.

5. Программы по которым рассчитывается абляция стенки камеры как для трехмерного случая, так и при осевой симметрии,