7.4.5. ПРИМЕР РАСЧЕТА

Расчеты проводились для смесительной головки с 18-ю трехструйными форсунками, показанной на рис. 82. Из рисунка видно, что смесительная головка состоит из одинаковых секторов (типа ) трехструйных форсунок. Линия представляет плоскость симметрии. Лучи и таким образом, определяют границы симметричной области вдоль всей камеры и сопла, на которых должны отсутствовать перетекания или градиенты параметров. Таким образом, для получения полной картины течения продуктов сгорания, полей температур и концентраций компонентов топлива достаточно рассмотреть сектор.

Рис. 82. Смесительная головка с 18 трехструйными форсунками [164].

ограниченный этими лучами. Лучи и соответствовали расположению радиальных перегородок на реальной смесительной головке, которые, если они не очень короткие, не допускают перетечек, так же как и радиальные плоскости симметрии в модели.

Результаты расчета программы по распределению массы и соотношению компонентов для различных двухструйных и трехструйных форсунок сравнивались с результатами холодных проливок на воде и трихлорэтилене, имитирующих горючее аэрозин-50 и окислитель Экспериментальная установка включала систему пробоотборников площадью каждый. Расчетное распределение расходонапряженности на расстоянии 3,8 см от огневой поверхности смесительной головки с 18 трехструйными форсунками, изображенной на рис. 82, сравнивается на рис. 83 с действительными значениями расходонапряженности, замеренными в холодных проливках, при Сравнения расходонапряженности проводились вдоль радиуса в сечениях, соответствующих углам 30° внутри одного сектора смесительной головки. Как видно из рис. 83,- налицо качественная сходимость расчетных и экспериментальных данных. Количественные расхождения объяс няются недостаточной точностью пробоотборника, использованного при холодных проливках (гистограммы, построенные по экспериментальным данным, выражают осредненный расход через ячейки пробоотборника площадью но считаются приемлемыми для расчета процесса горения и теплового потока в стенку.

Не менее удовлетворительная сходимость между расчетными данными и результатами эксперимента получена при холодных проливках смесительных головок с 72 двухструйными однокомпонентными и 8 двухструйными двухкомпонентными форсунками при установке пробоотборника на расстоянии 3,5 и 4 см от смесительной головки (рис. 84). Однако опыты с пробоотборником, установленным на расстоянии 7—8 см от смесительной головки, показывают, что столкновения капель от разных форсунок и жгутование могут приводить к неравномерности расходонапряженности. Влияние этих столкновений учитывается в системе уравнений сохранения количества движения для капель того же компонента и группы диаметров, но не учитывается для капель из разных групп. Таким образом, пользование вычислительной программы LISP применимо лиши для зоны, отстоящей от смесительной головки не более чем на 5 см.

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

чают осевую и радиальную скорости газа и количество жидкости, попадающей на стенку, а затем испаряющейся при движении вдоль нее. Типичный характер изменения этих параметров для трехструйных форсунок (рис. 82) показан на рис. 85. Радиальная скорость становится достаточно малой на расстоянии 7—8 см от смесительной головки, что дает возможность перейти к расчету по модели трубок тока. С этого сечения можно проводить и расчет теплопередачи, основываясь на одномерном течении газа. Рис. 86 показывает, что испарение жидкости, попадающей на стенку камеры, может продолжаться на значительных длинах, обусловливая таким образом низкие коэффициенты теплопередачи. Расчет теплообмена основывается на данных, получаемых из моделей горения, и входит в программу BLEAT расчета пограничного слоя.

На рис. 86 сравниваются с экспериментальными данными рассчитанные осевые распределения тепловых потоков вдоль образующих камеры на углах 332 и 17° смесительной головки, представленной на рис. 82. Сходимость превосходная, особенно в зоне минимальных тепловых потоков, отстоящей от смесительной головки на 7—8 см, где наряду с исчезновением радиальных скоростей газа происходит максимальное испарение жидкости у стенки камеры.