Математична модель теплопередачі в ребрах змінної товщини для ракетних двигунів
Ключові слова:
ребро змінної товщини, математична модель теплообміну, рідинний ракетний двигун, система охолодження камери двигуна, адитивне виробництво, ефективність оребренняАнотація
Мета. Ця стаття спрямована на розробку математичної моделі ребра у тракті охолодження рідинних ракетних двигунів. Метою роботи є отримання можливості проводити розрахунки в ребрах довільним законом зміни товщини ребра. Розроблена математична модель буде актуальною та затребуваною при розрахунках теплопередачі в камерах рідинних ракетних двигунів, виготовлених адитивним методом. Дизайн / Метод / Підхід. У роботі застосовані теоретичні методи дослідження: рівняння розподілу температури по висоті ребра було отримано за результатами застосування відомих законів теплопередачі до контрольного об'єму, що розглядається. Результати. За результатами роботи було отримано математичну модель ребра змінної товщини. Розроблена модель була приведена до безрозмірного вигляду, що має підвищити точність під час розв’язання рівняння чисельним методом. Далі було проведено тестові розрахунки із застосуванням запропонованої моделі. Теоретичне значення. Дослідження доповнює раніше створені моделі теплопередачі у ребрі, а також суттєво розширює можливості подальшого аналізу за рахунок можливості розглядати довільні закони зміни товщини ребра. Практичне значення. Розроблена математична модель може застосовуватися для розрахунку коефіцієнта оребрення при проектуванні трактів охолодження камер, газогенераторів та інших елементів рідинних ракетних двигунів. Оригінальність / Цінність. Стаття містить оригінальний підхід до розрахунку теплопередачі в ребрі змінної товщини, що забезпечує її цінність при проведенні практичних розрахунків, а також може бути прикладом розробки аналогічних математичних моделей. Обмеження дослідження / Майбутні дослідження. У цій роботі увага зосереджена на ребрах, що застосовуються у трактах камер рідинних ракетних двигунів. Відповідно, отримана модель справедлива тільки для ребер поздовжній розмір яких значно перевищує поперечний. Подальші дослідження можуть бути зосереджені на оптимізації форми ребра збільшення ефективності теплопередачі. Тип статті. Прикладне дослідження.
Завантажити
Посилання
Bondarenko, O., & Tkachov, Y. (2024). Удосконалення масової ефективності силового корпусу насоса високого тиску. Journal of Rocket-Space Technology, 33(4), 118-124. https://doi.org/10.15421/452416
Desai, R. P., & Kuzhiveli, B. T. (2022, May). Integrated modular design and analysis of liquid propellant rocket engine working on liquid methane-oxygen expander cycle. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 1240, No. 1, p. 012014). IOP Publishing. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/1240/1/012014
Dubrovskiy, I., & Bucharskyi, V. (2023). Devising a method to design supersonic nozzles of rocket engines by using numerical analysis methods. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 126(1), 61–67. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.290583
Leonardi, M., Pizzarelli, M., & Nasuti, F. (2019). Analysis of thermal stratification impact on the design of cooling channels for liquid rocket engines. International Journal of Heat and Mass Transfer, 135, 811-821. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.02.028
Vekilov, S. S., Lipovskyi, V. I., & Marchan, R. A. (2021). Features of the adaptation of 3D printed regenerative cooling channels of the LPRE throat inserts. System design and analysis of aerospace technique characteristics, 29(2), 62-72. https://doi.org/10.15421/472112
Yang, J., & Naraghi, M. H. (2020). A fin analogy model for thermal analysis of regeneratively cooled rocket engines. In AIAA Propulsion and Energy 2020 Forum (p. 3817). https://doi.org/10.2514/6.2020-3817
Алєксєєнко, В., & Бучарський, В. (2024). Математична модель системи наддування паливних баків з урахуванням теплообміну. Challenges and Issues of Modern Science, 2, 91-95. https://cims.fti.dp.ua/j/article/view/162
Бучарський, В., & Слюсарєв, В. (2024). Диференційна модель тракту охолодження камери РРД. Challenges and Issues of Modern Science, 2, 87-90. https://cims.fti.dp.ua/j/article/view/156
Золотько, О. (2024). Аналіз можливості удосконалення сопел ракетних двигунів. Challenges and Issues of Modern Science, 2, 111-114. https://cims.fti.dp.ua/j/article/view/191
Мітіков, Ю., & Седченко, М. (2023). Критичний аналіз гелієвих газобалонних систем наддування паливних баків ракетних двигунів. Challenges and Issues of Modern Science, 1, 117-125. https://cims.fti.dp.ua/j/article/view/23
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Volodymyr Sliusariev, Valerii Bucharskyi (Author)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Всі статті, опубліковані в журналі Challenges and Issues of Modern Science, ліцензовані за ліцензією Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Це означає, що ви можете:
- Поширювати, копіювати та передавати статтю
- Адаптувати, реміксувати та створювати похідні роботи на основі статті
за умови, що ви надаєте належне посилання на оригінальну роботу, вказуєте ім'я авторів, назву статті, журнал та наявність ліцензії CC BY. Будь-яке використання матеріалів не повинно припускати схвалення авторами або журналом використаного матеріалу.
