The methodology and numerical calculations for the non-stationary burning rate of a high-energy material according to the well-known law of pressure variation
This paper presents the methodology and numerical calculations of the nonstationary burning rate of a high-energy material (HEM) based on the well-known law of pressure variation. Numerical calculations are carried out using the method based on the numerical solution of a system of equations describing a physical and mathematical model of the burning of HEMs in a conjugate formulation. In this model, the physical and chemical processes occurring in the solid phase are determined by the equations of thermal conductivity and oxidizer decomposition in the condensed phase. The gas-phase processes are described using the approaches of the dynamics of multiphase reacting media. On the surface of the solid propellant, the conditions for the conservation of component mass and energy are specified. The analysis of the results reveals that the non-stationary burning rate of HEMs during pressure release differs from the stationary one, and the proposed calculation method is accurate.
Keywords
metallized solid rocket propellant,
mathematical model,
non-stationary burning rateAuthors
| Poryazov Vasiliy A. | Tomsk State University | poryazov@ftf.tsu.ru |
| Krainov Aleksey Yu. | Tomsk State University | a.krainov@ftf.tsu.ru |
| Krainov Dmitriy A. | Tomsk Polytechnic University | kraynov@tpu.ru |
| Basalaev Sergey A. | Tomsk State University | tarm@niipmm.tsu.ru |
Всего: 4
References
De Luca L.T., Kuo K.K., Summerfield M. Extinction theories and experiments // Fundamentals of SoUd-Propellant Combustion. Progress in Astronautics and Aeronautics, 1984. V. 90. P. 661-732.
Маршаков В.Н. Анализ повторного воспламенения пороха после спада давления с позиции очагово-пульсирующего механизма горения // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27, № 1. С. 12-18.
Маршаков В.Н., Паучков В.М. Расчет нестационарной скорости горения по известному за кону изменения давления при переходных процессах в двигателе на твердом топливе // Химическая физика. 2014. Т. 33, № 5. С. 62-68.
Маршаков В.Н. Эксперимент и расчет спада давления в камере сгорания ракетного двига теля при вскрытии дополнительного сопла // Горение и взрыв. 2017. Т. 10, № 4. С. 63-70.
Zarko V.E., Kuo K.K. Critical review of methods for regression rate measurements of condensed phase systems // Non-intrusive Combustion Diagnostics / K.K. Kuo, T. Parr (eds.). New York: Begel House, 1994. P. 600-623.
Архипов В.А., Бондарчук С.С., Жуков А.С. Нестационарные режимы горения конденсированных систем : учеб. пособие. Томск: Изд. Дом. Том. гос. ун-та, 2017.
Архипов В.А., Зимин Д.А. Анализ условий применимости обратных методов восстановле ния нестационарной скорости горения // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36, № 3. С. 39-43.
Архипов В.А., Бондарчук С.С., Коротких А.Г. Сравнительный анализ методов измерения нестационарной скорости горения. I. Методы исследования // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46, № 5. С. 82-87.
Архипов В.А., Бондарчук С.С., Коротких А.Г. Сравнительный анализ методов измерения нестационарной скорости горения. II. Результаты исследования // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46, № 5. С. 88-96.
Архипов В.А., Басалаев С.А., Бондарчук С.С., Глотов О.Г., Порязов В.А., Дубкова Я.А. Экспериментальное исследование нестационарной скорости горения высокоэнергетических материалов при сбросе давления // Физика горения и взрыва. 2023. Т. 59, № 2. С. 133-140.
Крайнов А.Ю., Порязов В.А., Моисеева К.М. Численное моделирование нестационарного горения твердого топлива в камере сгорания регулируемой твердотопливной двигательной установки // Инженерно-физический журнал. 2022. Т. 95, № 6. С. 1633-1643.
Крайнов А.Ю., Порязов В.А. Численное моделирование нестационарного горения пороха при быстром росте давления на основе сопряженной модели горения // Инженернофизический журнал. 2022. Т. 95, № 1. С. 185-193.
Krainov A.Yu., Poryazov V.A., Krainov D.A. Mathematical modelling on extinction of metallized composite solid propellant under a sudden drop in pressure // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2021. V. 47 (1). Р. 1-9. doi: 10.1002/prep.202100123.
Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987.
Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.
Справочник по теплообменникам: в 2 т. М.: Энергоатомиздат, 1987. Т. 1.
Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.
Крайко А.Н. О поверхностях разрыва в среде, лишенной ‘собственного’ давления // Прикладная математика и механика. 1979. Т. 43, № 3. С. 500-510.
