7.4.2. ПРОГРАММА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТНЫХ СТРУЙ
По компьютерной программе рассчитываются расходонапряженности в узлах расчетной сетки суммированием распределения массовых потоков от каждой форсунки
Впервые эта программа использована для анализа ЖРД ракеты «Корпорал» [148]. Этот метод расчета может применяться, если:
а) каждая форсунка имеет заранее известное массовое распределение капель по размерам, которое можно измерить и описать аналитически;
б) распределение массы топлива между точками соударения струй и плоскостью не испытывает влияния факелов распыла соседних форсунок;
в) можно рассчитать испарение капель между точками соударения струй и плоскостью
Эти требования выполняются, когда форсуночные отверстия выполнены с достаточно большим отношением длины к диаметру и с шероховатостью поверхности канала, обеспечивающей полную турбулизацию сталкивающихся струй, и при условии, что плоскость находится на расстоянии 2—5 см вниз по потоку от точек соударения [77].
Выражение для используемое в (7.23), основывается на характеристиках распределения топлива для форсунок данного типа, определенных по результатам холодных проливок.
На рис. 81 показаны типичные распределения расходонапряженности для двухкомпонентной двухструйной форсунки. Программа преобразует систему координат для отдельных форсунок в систему координат для камеры сгорания в целом, а затем суммирует массовые потоки от каждой форсунки в рассматриваемом узле расчетной сетки в плоскости отделяющей зону смешивания от зоны горения. Векторы скорости капель рассчитываются из условия, что от точек соударения струй до плоскости капли движутся по прямолинейным траекториям со скоростью, равной скорости впрыска топлива. Для расчета среднего диаметра капель используются
Рис. 81. Типичные распределения расходонапряженности для двухструйных двухкомпонентных форсунок [164]. а — струи одинакового диаметра с одинаковыми количествами движения; струи разного диаметра с одинаковыми количествами движения. — отверстие окислителя;
- расходонапряженность окислителя; — отверстие горючего; расходонапряженность горючего.
эмпирические зависимости от размеров форсуночных отверстий и скоростей впрыска.
Входные данные для программы включают число, расположение, ориентацию, размер, геометрию и тип форсунок смесительной головки, расположение узлов расчетной сетки и физико-химические характеристики, такие, как плотность топлива и перепад давления на форсунках. Программа включает в расчет до 50 форсунок и до 400 узлов расчетной сетки.