Параметрические исследования течений в микросоплах

Параметрические исследования течений в микросоплах

Екатерина Александровна МИТРЮКОВА

Аннотация

Работа посвящена параметрическим исследованиям течения криптона в коническом микросопле при истечении в область с низким давлением. Изучены особенности течений при различных значениях давления торможения в предсопловом объеме, в том числе при возникновении конденсированной фазы в потоке. Математическое моделирование проводилось на основе численного решения полной системы уравнений Навье-Стокса, дополненной уравнением массовой доли конденсата и слагаемыми в уравнении сохранения энергии, отвечающими за теплоту фазового перехода. В математической модели учитывалось изменение коэффициентов динамической вязкости и теплопроводности от температуры газа. Расчетная область включала в себя само микросопло и часть пространства за ним. Задача решалась методом контрольного объема на блочно-структурированной регулярной сетке из четырехугольных элементов с использованием схем второго порядка точности. По времени интегрирование уравнений проводилось с использованием метода Рунге-Кутты. Расчеты проводились при значениях давления торможения 5, 10 и 15 атм для однофазного и двухфазного течений. Приведены поля распределения температуры и числа Маха в сопле и в пространстве за ним. Изучено осевое распределение давления, температуры и числа Маха. Показано, что в случае однофазного потока наблюдается автомодельность течений газа. Поля давлений были подобны, а в безразмерном виде совпадали между собой. При этом наблюдалась идентичность полей скорости и температуры при различных значениях давления торможения. Автомодельность течения нарушается в зоне формирования конденсированных частиц. Размеры зон локального повышения температур, а также интенсивность тепловыделения зависят от заданного давления торможения, что отражается на скоростных характеристиках течения.

Ключевые слова

микросопло, криптон, уравнения Навье-Стока, конденсированная фаза, математическое моделирование

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 35, вып. 2, 2023, 225-234

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-16

Для цитирования

Екатерина Александровна МИТРЮКОВА Параметрические исследования течений в микросоплах. Труды Института системного программирования РАН, том 35, вып. 2, 2023, 225-234 DOI: 10.15514/ISPRAS-2023-35(2)-16.

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома