Влияние различных факторов на высокочастотную неустойчивость рдтт

На неустойчивое горение в РДТТ влияют физико-химические процессы и различные факторы, которые усиливают или замедляют колебания давления. Среди них важнейшими являются конструк­тивные режимные, эксплуатационные и др. Методы определения этих факторов можно разделить на теоретические, эксперименталь­ные и комбинированные. Трудность решения проблемы неустойчиво­сти РДТТ сильно ограничивает возможности теоретического ана­лиза.

Как уже упоминалось, устойчивость РДТТ определяется соотно­шением между приходом акустической энергии и ее потерями. Ес­тественно, что методы подавления неустойчивости РДТТ опреде­ляются источниками поглощения этой энергии. Потери акустиче­ской энергии можно условно разделить на: а) потери в потоке про­дуктов сгорания и б) потери на его границах. К первым относятся частицы конденсированной фазы, распределенные по газовому объ­ему камеры и способствующие демпфированию колебаний вместе с механизмами диссипации энергии за счет вязкости и теплопроводности в газовой фазе и вследствие колебательной релаксации многоатомных молекул продуктов сгорания. Потери второго класса включают демпфирующее действие конструктивных элементов корпуса двигателя, самого топливного заряда, дозвуковой части сопла, потери тепла, потери на вихреобразование и т.п.

1. Конденсированная фаза. О подавлении неустойчивости акустического типа в РДТТ введением в топливо добавок, обра­зующих твердые частицы в продуктах сгорания, известно более 20 лет. Этот способ оказался эффективным для устранения неустой­чивости горения в двигателях, использующих обычные (без доба­вок) твердые топлива. Тонкий порошок алюминия в качестве реак­тивной добавки считается хорошим средством борьбы с колебания­ми наряду с другими добавками, которые, однако, не окисляются и не выделяют энергию в камере (инертные добавки). Но при сгора­нии алюминия не только образуются частицы , которые эффек­тивно рассеивают энергию колебаний, но и значительно повышается энергия продуктов сгорания, увеличивая тем самым удельный им­пульс двигателя. Использование в составе основного твердого топлива добавок, образующих при сгорании конденсированные частицы, оказывает влияние на возбуждение, демпфирование и форму акустической стоячей волны. Эти добавки изменяют функцию чув­ствительности скорости горения топлива. Здесь необходимо отме­тить два противоположных по направлению явления. С одной сто­роны, введение добавок улучшает демпфирующее действие сопла, но с другой,- выделяющееся при горении тепло оказывает деста­билизирующее влияние. С этой точки зрения эффект введения Al, например, выражается слабее, чем .

Теоретически влияние конденсированной фазы можно исследо­вать при помощи рассмотренной выше теории нелинейных коле­баний Ф. Кулика. Численные расчеты уравнений (5.84)...(5.87) приведены на рис.8. Виден эффект демпфирующего действия частиц с увеличением их размера, что подтверждается эксперимен­тальными исследованиями. Другими теоретическими работами показано также, что затухание, обусловленное присутствием частиц, сильно зависит от пространственного распределения массы частиц в камере. Размер частиц , наиболее эффективно поглощающих акустическую энергию, определяется следующей формулой:

,

где μ - динамическая вязкость газа; - плотность твердой фазы.