Математическое моделирование гидродинамической неустойчивости течений в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей

Рассмотрено явление гидродинамической неустойчивости течений в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей и его влияние на возникновение и развитие высокочастотных колебаний параметров рабочего процесса. На основании численного решения двух модельных задач показано, что гидродинамическая неустойчивость течения может непосредственно являться причиной возникновения высокочастотных колебаний в камере двигателя. Первая из указанных задач соответствует равномерному по сечению вдуву продуктов сгорания в камеру. В данной постановке, как и следовало ожидать, пульсаций не наблюдается, а параметры течения на установившемся режиме соответствуют условиям термодинамического равновесия, что может быть принято в качестве верификации предложенной математической модели. Вторая задача соответствует щелевому вдуву продуктов сгорания в камеру, имитирующему работу форсуночной головки с расположенными на ней концентрическими рядами смесительных элементов. Наличие щелевого вдува приводит к возникновению гидродинамической неустойчивости течения с образованием интенсивных вихревых зон в рабочем объеме камеры сгорания и дозвуковой части сопла. Указанный процесс сопровождается появлением высокочастотных колебаний величин параметров течения. Приведены результаты расчетов и выполнено тестирование полученного численного решения.