Obliczenia numeryczne nieustalonych pól temperatur w niechłodzonej dyszy silnika rakietowego z wkładką o minimalnej przewodności cieplnej w kierunku promieniowym

• Autorzy: Preiskorn M. , Koniorczyk P. , Zygmunt B.

Warianty tytułu

EN

Numerical Calculations of Non-Stationary Temperature Fields in Non-Cooled Rocket Engine Nozzle with a Inset of Minimum Thermal Conductivity in the Radial Direction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł stanowi uzupełnienie obliczeń zilustrowanych i omówionych w pracy [10]. Przedstawiono tam wstępne obliczenia numeryczne nieustalonego przewodzenia ciepła w niechłodzonej dyszy silnika rakietowego przeciwlotniczej rakiety krótkiego zasięgu, którego czas pracy wynosił około 3 s. Obliczenia wykonano dla dyszy wykonanej ze stali węglowej St 45, w której w przekroju krytycznym umieszczono wkładkę z grafitu 7087 (tzw. 7087 graphite) o anizotropowym przewodnictwie cieplnym i temperaturze topnienia przewyższającej 3800 K [1]. Przedmiotem analizy prezentowanego artykułu jest nowa konstrukcja wkładki. Wkładkę wycięto tak, by w kierunku osi r uzyskać minimalną przewodność cieplną. Obliczenia numeryczne wykonano za pomocą programu Cosmos/M. Wyniki obliczeń podano w postaci rozkładu izoterm w kolejnych przedziałach czasu w części korpusu dyszy przylegającej do przekroju minimalnego oraz zilustrowano zależnościami temperatury oraz gęstości strumienia ciepła w funkcji czasu w wybranych węzłach siatki elementów, tzn. Ti (t) oraz qi (t).

EN

The paper is a complement to the calculations illustrated and described in the Military University of Technology Bulletin, in the paper [10]. The initial numerical calculations of non-stationary heat transfer in non-cooled short-range anti-aircraft missile rocket engine nozzle are presented. The calculations were performed for the nozzle of carbon steel St 45, which contained graphite insert of graphite 7087 of anisotropic heat transfer and melting point of more than 3800K placed in critical section [1]. New element of the paper is the method of cutting out the insert. This time the insert was cut out in such a way that a minimum thermal conductivity in the direction of r - axis is obtained. Engine operation time was around 3 seconds. Numerical calculations were carried out using program COSMOS/M. Calculation results were given in the form of distribution of isotherms in successive intervals in the nozzle body part adjacent to minimum section and illustrated with temperature and heat flux density dependencies on time in chosen knots of numerical networks, i.e. Ti (t) and qi (t).

Słowa kluczowe

PL

wymiana ciepła; niechłodzona dysza; silnik rakietowy; pole temperatury

EN

heat transfer; non-cooled nozzle; rocket engine; temperature field

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 2, Nr 4 (6)
• Strony: 47--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Preiskorn M.

autor

Koniorczyk P.

autor

Zygmunt B.

• Wydział Mechatroniki, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Material Property Database MPDG v.7.08, JAHM Software, Inc. USA, 2009.
• [2] Preiskorn M., Wiśniewski S., Określanie nieustalonych pól temperatur w niechłodzonej dyszy silnika rakietowego na analogu rezystorowym, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 5, s. 19-30, 1970.
• [3] Orłow B. W., Mazing G. Ju., Tiermodinamiczeskije i ballisticzeskije osnowy projektirowanja rakietnych dwigatielej na twierdom topliwie, Maszinostrojenije, Moskwa, 1968.
• [4] Back L. H., Massier P. F., Gier H. L., Convective heat transfer in a convergent divergent nozzle, International Journal of Heat Mass Transfer, 5, pp. 89-95, 1964.
• [5] Dobrowolskij M.W., śidkostnyje rakietnyje dwigatieli, Masziostrojenije, Moskwa, 1968.
• [6] Davey T. B., Entrance region heat transfer coefficients, Heat Transfer, 59, pp. 37-45, 1963
• [7] Stal węglowa konstrukcyjna wyzszej jakości ogólnego przeznaczenia, http://cdsc.ippt.gov.pl/Baza/Stale konstrukcyjne węglowe.
• [8] Morozova E. V., Pitot de la Beaujardiereb J. F. P., Numerical simulation of the dynamic thermostructural response of a composite rocket nozzle throat, Composite Structures, 91, pp. 412-420, 2009.
• [9] Fialkov A. S., Baver L. A., Sidorov N. M., Chaikun M. I., Rabinowich S. M., Pyrographite (Preparation, Structure, Properties), Russian Chemical Reviews, vol. 34, 1, pp. 46-58, 1965.
• [10] Preiskorn M., Koniorczyk P., Zygmunt B., Obliczenia numeryczne nieustalonych pól temperatur w niechłodzonej dyszy silnika rakietowego przeciwlotniczej rakiety krótkiego zasięgu, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, Nr 2/2011, vol. 60, s. 47-61, 2011.