Отзыв оппонента (Численное моделирование рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя малой тяги с центробежными форсунками)

В диссертационный совет Д212.! 25.08 МАИ Отзыв официального оппонента на диссертационную работу Строкача Евгения Александровича на тему «Численное моделирование рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя малой тяги с центробежными форсунками», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности: 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов».

Создание перспективных ракетных двигателей малой тяги ~РДМТ) требует решения важных задач повышения надежности и ресурса, что может быть обеспечено при наличии полной информации о рабочем процессе в горячей части двигателя. Достоверное моделирование такого рабочего процесса дает возможность отразить реальные физические процессы и проследить за поведением параметров, оказывающих непосредственное влияние на работу двигателя и его агрегатов. Построение методики моделирования рабочего процесса в камере сгорания (КС) РДМТ является целью диссертационной работы. 80 введении сформулирована актуальность темы работы. Подчеркивается, что численное моделирование обладает преимуществами по сравнению с другими методами исследования, но для правильного использования необходима верификация по результатам экспериментов.

Описываются общие проблемы и перспективы улучшения методик разработки. Актуальность работы вытекает из необходимости повышения энергетической эффективности РДМТ, а также улучшения методологии разработки РДМТ. Отмечается, что современный процесс проектирования должен опираться в том числе на результаты численного моделирования рабочего процесса в КС РДМТ ввиду преимуществ этого метода перед экспериментальными и эмпирико-аналитическими методами оценки параметров процесса. Практическая значимость и научная новизна рецензируемой работы определяются проведенным анализом влияния параметров подачи компонентов на полноту::.сгорания в КС с учетом завесного охлаждения жидким компонентом, применением подхода Эйлера-Лагранжа для моделирования дисперсной фазы и верификацией использования этого метода по экспериментальным данным.

Важной частью работы также является предложенная методика «сквозного» проектирования КС и смесительных элементов РДМТ, направленная на упрощение и упорядочивание процесса проектирования. Обоснованность н достоверность научных положений, представленных выводов и рекомендаций базируются на применении основных уравнений движения сжимаемой среды с учетом достоверных газодинамических и тепловых процессов с использованием средств численного моделирования, что обеспечило сходимость результатов расчетов и эксперимента. При исследовании физических процессов используются допущения: стенка КС адиабатическая, продукты сгорания и компоненты топлива являются идеальными газами, применяется метод Эйлера-Лагранжа для моделирования завесного охлаждения, химические реакции протекают бесконечно быстро, расчеты стационарны.

Делается положительный вывод о возможности применения использованных допущений на базе хорошей сходимости с экспериментальными данными — разница не превышает 8,5 ',4. В первой главе проведен анализ публикаций по проблеме оценки качества смесеобразования при распыливании жидкого компонента топлива центробежными форсунками. Этот обзор показывает актуальность развития и применения численных методов для моделирования двухфазности, а также комбинированных методов, базирующихся на сопряжении численных и эмпирико-аналитических методов. Во второй главе описывается объект исследования †экспериментальн РДМТ, работающий на топливе керосин-кислород, на примере которого производится исследование рабочего процесса в КС. В третьей главе проводится численное исследование влияния параметров подачи на эффективность рабочего процесса, выраженную через расходный комплекс и полноту сгорания.

Не учитываются материал стенки КС и внешняя среда. Исследуется влияние скорости подачи, дисперсности ~вида распределения капель по диаметрам), среднего диаметра капель (диаметра 3аутера). Рассмотрено влияние на расходный комплекс КС параметров завесного. охлаждения — скорости подачи и среднего диаметра капель. Показано значительное влияние как компонентов скорости, так и дисперсности в исследуемых случаях.

Выводы и результаты сопровождены объяснением явлений с точки зрения теории, В четвертой главе проведена верификация модели рабочего процесса сравнением с результатами экспериментального исследования на 12 режимах. Получена хорошая сходимость экспериментальных и расчетных данных, что говорит о возможности применения допущений, моделей физических процессов и расчетной постановки исследования для изучения рабочего процесса. Также предлагается методика «сквозного» проектирования смесительных элементов и КС, основанная на использовании результатов расчета течения в форсунке для численного моделирования рабочего процесса в КС. Отмечается, что процесс течения в форсунке может рассматриваться с помощью различных методов — экспериментального, эмпирико-аналитического или численного. Изучение же рабочего процесса в КС удобно проводить на базе численного моделирования ввиду сложности физических процессов и преимуществ численного моделирования.

Существенной деталью методики является принцип разделения алгоритмов оценки качества смесеобразования центробежными однокомпонентными форсунками по числу Вебера, использованием эмпирико-аналитической формулы определения распределения капель по диаметрам. Положительно оценивая работу в целом, необходимо высказать следующие замечания: 1. В работе проведено исследование численной сходимости расчетной сетки, однако подробные данные не предоставлены.

2. Указывается, что на основе предварительного исследования для моделирования вторичного дробления выбрана модель каскадного дробления. В этом случае желательно также было предоставить более подробную информацию о проведенном исследовании. 3. Не учитывается сток тепла через стенки КС. 4. Не проводится сравнение на полноразмерной расчетной сетке, Отмеченные замечания не снижают общей положительной оценки работы. Диссертация Стро кача Е.А. является законченной научно- квалификационной работой, включающей в себя совокупность новых научных результатов и положений, их обоснование и применение к практическим задачам проектирования РДМТ.

Цель работы достигнута. Диссертация написана технически грамотным языком, содержит логически стройный материал, Диссертация отвечает требованиям «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации от 24 сентября 2013 года № 842, Автореферат полностью отражает содержание диссертации. Строкач Евгений Александрович заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — «Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов». Ведущий научный сотрудник ФГУП «НПО «Техномаш» Ф" 1.Л.

Усов канд. техн, наук « ~~~Я» с."-»-' 2017 г. Подпись Г.Л. Усова заверяю. Ученый секретарь научно-техниче ФГУП с<НПО ссТехномаш» Д.А. Муртазин канд. техн. наук Усов Генрих Леонидович, кандидат технических н у, ведуший научный сотрудник отделения технологии испытаний и неразрушаюших методов контроля ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ «Техномаш» 1ФГУП кНПО «Техномаш») З-й проезд Марьиной Роши, д. 40, Москва, 127018, ася 131, тел. (495) 689 95 ЗЗ. е-гпа11: 250;й1п)лро гй СВЕДЕНИЯ ОБ ОФИЦИАЛЬНОМ ОППОНЕНТЕ Усове Генрихе Леонидовиче по диссертационной работе Строкача Евгения Александровича на тему: "Численное моделирование рабочего процесса в камере сгорания ракетного двигателя малой тяги с центробежными форсунками".

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 — "Тепловые, электро- ракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов" сто оты милия, имя, отчество ос Ф едеральное гос венное унитарно приятие «Нау ~ производственно динение «Техномаш~ ведущий научный со трудник ' Усов Генрих ~ Леонидович кандидат наук, технические науки, специальность 05.07.05— Тепловые, электроракет- ные двигатели и энергоуста- новки лета- тельных аппа- ратов Общероссиискии научно-техническии журнал. 2012. № 1, С. -28-33.

2. Усов Г,Л., Венгерский Э.В. Математическая модель заправки топливного бака жидкостной ракетной двигательной установки // Полет. Общероссийский научно-технический журнал, 2014 -№ 9 С. - 46-50. 3. Венгерский Э.В.. Усов Г.Л., Денисова О.И. Метод математического моделирования параметров а системах циркуляции изделий с ЖРД // Полет, Общероссийский научно-технический журнал.

2012. № 3. С. - 23-26. 4, Усов Г.Л., Венгерский Э.В. Алгоритм и программный модуль взаимосвязи результатов математического моделирования и измерений параметров прн ! стендовых испытаниях Полет д Обще- ~ ! российский научно-технический жур- ~ нал. 20! 5. № 2 (2). С. - 21-23. '5. Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки: пат. 2 499 906 Рос, Федера- ~ МПК Р02К 9/56 / Васин А.С„ герский Э.В., Усов Г.Л4 за патентообладатель ФГУП хномаш». - № 2012121447 25.05.2012; опублл 27. .

№33. гл.ь~ ю Сведения об Усове Г.Л. подтверждаю: Ученый секретарь НТС ФГУП «НПО «Техномаш» анд. техн. наук Муртазин Д,А. .