A study of the gas dynamics of combustion of a mixed solid propellant with pressure fluctuations
The non-stationary burning rate of a solid rocket propellant under harmonic variations in pressure over the combustion surface is studied. The physical and mathematical model is based on the equations of heat transfer and oxidizer decomposition in the solid phase, and on the flow model for the reacting products of solid propellant gasification. Calculations are carried out for the unsteady burning rate of mixed solid propellants with harmonic pressure variations over the combustion surface. The dependence of the amplitude of the burning rate fluctuations on the frequency of the pressure variations are obtained. The amplitude of the burning rate varies non-monotonically with frequency. As the frequency increases, the amplitude first increases and then decreases. At a frequency of pressure variation with a semi-period greater than or equal to the characteristic time of relaxation for heat transfer in solid propellants, the instantaneous burning rate at the lowest point of the pressure curve is lower than the equilibrium value and is higher at the highest point. At high frequencies, the burning rate exceeds the corresponding equilibrium value at minimum pressure and is lower than the equilibrium value at maximum pressure.
Keywords
solid propellant,
mathematical model,
pressure fluctuations,
unsteady burning rate,
burning rate amplitudeAuthors
| Krainov Aleksey Yu. | Tomsk State University | akrainov@ftf.tsu.ru |
| Moiseeva Kseniya M. | Tomsk State University | Moiseeva_KM@t-sk.ru |
Всего: 2
References
Новожилов Б.В. Нестационарное горение твердых ракетных топлив. М.: Наука, 1973. 176 с.
Зельдович Я.Б., Лейпунский О.И., Либрович В.Б. Теория нестационарного горения пороха. М.: Наука, 1975.
Новожилов Б.В., Маршаков В.Н. Переходные режимы горения баллиститного пороха в полузамкнутом объеме // Химическая физика. 2011. Т. 30, № 1. С. 25-37.
Новожилов Б.В., Маршаков В.Н. Обратная задача теории нестационарного горения по роха // Химическая физика. 2011. Т. 30, № 12. С. 26-31.
Исследование ракетных двигателей на твердом топливе / под ред. М. Саммерфильда. М.: Изд-во иностр. лит., 1963.
Price E. W. Experimental Observations of Combustion Instability // Fundamentals of Solid- Propellant Combustion. New York: American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 1984. 733-790.
Архипов В.А., Волков С.А., Ревягин Л.Н. Экспериментальное исследование акустической проводимости горящей поверхности смесевых твердых топлив // Физика горения и взрыва. 2011. Т. 47, № 2. С. 74-80.
Coates R.L., Horton M.D., Ryan N.W. T-burner method of determining the acoustic admit tance of burning propellants // AIAA Journal. 1964. Vol. 2 (6). P. 1119-1122.
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., Бондарчук С.С., Коротких А.Г., Кузнецов В.Т., Громов А.А., Волков С.А., Ревягин Л.Н. Влияние дисперсности алюминия на характеристики зажигания и нестационарного горения гетерогенных конденсированных систем // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48, № 5. С. 148-159.
Рашковский С.А., Милёхин Ю.М., Ключников А.Н., Федорычев А.В. Метод модельного уравнения в теории нестационарного горения твердого ракетного топлива // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48, № 1. С. 71-79.
Куроедов A.A., Семенов П.А. Исследование акустической неустойчивости рабочего процесса в РДТТ с использованием импульсной Т-камеры // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57, № 4. С. 57-68.
Крайнов А.Ю., Порязов В.А. Численное моделирование погасания пороха Н при резком сбросе давления на основе сопряженной модели горения // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51, № 6. С. 47-52.
Порязов В.А., Крайнов А.Ю. Математическая модель и расчет нестационарной скорости горения металлизированных твердых ракетных топлив// Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 50. С. 99-111.
Krainov A.Yu., Poryazov V.A., Krainov D.A. Unsteady Combustion Modeling of Metallized Composite Solid Propellant // International Review on Modelling and Simulations. 2018. Vol. 11 (5). P. 297-305.
Порязов В.А., Моисеева К.М., Крайнов А.Ю. Исследование горения смесевого твердого топлива с добавкой порошка бора // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58, № 5. С. 106-114.
Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерых задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.
