研究和开发

创建加力燃烧室里气流的数学模型与数字研究

软件 ANSYS/CFX
项目期间 2015 年

2015 年,圣彼得堡彼得大帝理工大学“计算机工程技术中心”CompMechLab®职员与圣彼得堡彼得大帝理工大学”应用数学及力学实验室”职员紧密合作为 柳利卡实验设计局进行一系列应用科学研究。

柳利卡实验设计局是”乌法发动机制造生产联合企业”公共股份公司分会。本公共股份公司属于俄罗斯国有企业俄罗斯技术集团的发动机制造集团公司。

该项目的目的在于测定加力燃烧室里气体流参数,同时考虑到涡轮喷气发动机的挡板下面的空气燃烧及流动。本测定方法会在实验设计局积极使用。

在该项目框架下提出了下列的任务:

  1. 开发数学模型并创建加力燃烧室里与涡轮喷气发动机的挡板下面的气体流动数字模型(无加力状态)
  2. 开发数学模型并创建通过加力燃烧室的喷嘴的燃料雾化数字模型,同时考虑到蒸发
  3. 开发数学模型并创建加力燃烧室里的燃烧过程数字模型,同时考虑到燃料雾化及喷管出口气流

为执行上述的任务开发了加力燃烧室的流动部分及挡板下面空间的计算网络。本计算网络由组成~7700万网格/一个计算区段

圣彼得堡彼得大帝理工大学计算机工程中心(CompMechLab®)与”应用数学及力学实验室”专家以超级计算中心«理工大学»超级计算机中心创建了本数字模型。本超级计算机中心同国立莫斯科罗蒙诺索夫大学与全俄实验物理学科学研究所的超级计算机名列前三名俄罗斯最高性能的超级计算机之内 (系统峰值性能 – 1.3 PFLOPS)。

雾化

蒸发

燃烧

柳利卡实验设计局按具有的数据验证本数字模拟的结果。

以超级计算机模拟的计算表明在无加力状态的偏离实验推力值是~1,5%,在`加力状态的偏离实验推力值是~4-5%。因为达到了这么高的指标,所以可以执行多物理气体动力学的复杂任务。

本开发延续了6个月。柳利卡实验设计局接到加力燃烧室里的燃料雾化,蒸发及燃烧模拟方法。

柳利卡实验设计局专家用这种模拟方法 就可以进行基础数据的估算,而且由于减少台架和实物试验数量可以大幅缩短开发期限以及提高它的效率。