Інформація
Реєстраційний номер
0220U102071,
Назва роботи
Розробка нового покоління високоефективних методів розрахунку гідродинамічних та тепломасообмінних процесів у ємкостях ракетно-космічної техніки
Керівник роботи
Гоман Олег Гаврилович,
Дата реєстрації
08-03-2020
Організація виконавець
Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
Опис
Об’єктом дослідження були гідродинамічні та тепломасообмінні процеси у паливних баках ракетно-космічної техніки (зокрема, з криогенним паливом) з вільною межею, головним чином, в умовах мікрогравітації під час орбітального польоту при наявності різноманітних механічних впливів та з урахуванням всього спектру термоефектів. Метою дослідження було створення спрощених асимптотичних математичних моделей розглядуваних явищ на основі їх прискіпливого критеріального аналізу та розробка на основі цих спрощених моделей ефективних методів їх розрахунку за допомогою теорії потенціалу та методу граничних елементів. У результаті виконання НДР було створено низку нових математичних моделей і нових методів реалізації цих моделей стосовно гідродинамічних явищ та явищ теплообміну для різноманітних об’єктів ракетно-космічної техніки. А саме: –теплообміну між баком з криогенним паливом та навколишнім середовищем з урахуванням конденсації та замерзання вологи на зовнішній поверхні бака; зокрема запропоновано новий спосіб запобігання обледенінню баків з криогенним паливом; – бульбашкового кипіння криогенної рідини на внутрішній поверхні бака і конвекції всередині бака; – руху палива у баках з вільною межею під дією довільних механічних впливів ради визначення місцеположення вільної поверхні в просторі бака та впливу руху рідини на оболонку бака; – переорієнтації палива на перехідних етапах роботи ракетного двигуна; – тепломасообміну у паливному баці в умовах мікрогравітації при орбітальному польоті з урахуванням різноманітних термоефектів та явищ флотації та седиментації об’єктів дисперсної фази у вигляді газових бульбашок тощо. Сфера (галузь) використання: конструкторські бюро з проєктування ракетно-космічної техніки (зокрема, Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» імені М.К. Янгеля») та ВНЗ, зайняті підготовкою спеціалістів в області ракетної техніки та космонавтики.
Опис продукції
У ході виконання НДР розроблено нові математичні моделі: –а) теплоообміну між баком з кріогенним паливом та навколишнім середовищем з урахуванням процесів конденсації та замерзання вологи на зовнішній поверхні бака, завдяки чому запропоновано метод запобігання облединіннюбаків з кріогенним паливом; –б) бульбашкового кипіння кріогенної рідини на внутрішній поверхні бака; –в) руху палива у баках (включаючи і кріогенні рідини) з наявністю вільної межі з урахуванням довільних механічних впливів; –г) тепломасообміну в паливних баках в умовах мікрогравітації під час орбітального польоту з урахуванням променевого теплообміну з навколишнім космічним середовищем та різноманітних термоефектів; –д) модель взаємодії руху палива у баках довільної конфігурації з елементами забезпечення суцільності палива, зокрема, з сітчастими роздільниками фаз, гасниками коливань та іншими внутрішніми структурними елементами баків. По всіх розроблених нових математичних моделях перерахованих явищ розроблено чисельні методики розрахунку, котрі реалізовані в певному програмному забезпеченні. Всі чисельні методики розрахунку створено на базі розробленого співробітниками кафедри АГМ та ЕМП методу граничних інтегральних елементів.