на главную

Научно-исследовательская работа кафедры математического моделирования в механике в интересах   ракетно-космической отрасли

1. Хозяйственный договор с ЦСКБ-Прогресс на 2010 г.  «Математическое моделирование теплового режима спускаемого космического изделия».

2. НИР « Разработка методов исследования гидродинамики жидкого топлива в баках перспективных РН », ЦСКБ-Прогресс, гос.контракт № П888 на выполнение работ в 2009-2011гг.  федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы

 

Аннотация:

         Использование жидкого водорода в качестве топлива двигателей ракет-носителей (РН) является перспективным направлением в ракетостроении. Физические процессы, характерные для криогенного топлива, имеют специфические особенности, которые необходимо учитывать при эксплуатации РН. Так, приток тепла приводит к неоднородности поля температур в жидкости, что в свою очередь  приводит к интенсификации свободно конвективных движений топлив, появлению заметных возмущений около заборных устройств.

         Использование криогенного топлива сопровождается сложными  сопутствующими процессами. В баках на стенках образуется пленка конденсата, которая взаимодействует с парами жидкости. На поверхности пленки возникает волна. Кроме того, жидкое топливо перед поступлением в камеру сгорания претерпевает фазовые превращения. Процесс газификации криогенного топлива включает в себя ряд специфических режимов течения: это пленочное испарение жидкости с образованием двухфазной паро-капельной смеси и различные режимы кольцевого течения.

         При движении парожидкостной смеси по обогреваемому каналу пленка испаряется и кольцевое течение переходит в дисперсный поток. Дальнейшая задача может быть сформулирована, как полное испарение капель жидкости при движении смеси по каналу.

 

Публикации в журналах

1.     Клюев Н.И. Кольцевой режим течения газожидкостной смеси по вертикальному цилиндрическому каналу / Н.И. Клюев, Е.А.Соловьева. ИВУЗ Авиационная техника. 2009. №1, C.44-46.

2.     Клюев Н.И. Волновое течение пленки по стенке вертикального цилиндрического канала / Н.И. Клюев, Е.А.Соловьева // Вестник СамГУ. Самара. 2009. №4, C.114-128.

3.      Клюев Н.И. Захлебывание противоточного кольцевого течения в цилиндрическом теплообменнике / Н.И.Клюев, К.А.Поляков, Х.И.Мингулов // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2009. Т16, вып.5. М., ТВП.  С.861 – 862.

4.     Клюев Н.И. Особенности исследования гидродинамики криогенного топлива в баках ракет носителей  / Н.И. Клюев, О.Г.Лагно, Е.А. Ендуткина, А.Н.Харитонова // Труды ВНТК Актуальные проблемы  ракетно-космической техники и ее роль в устойчивом социально - экономическом разви- тии общества. Самара. СамНЦ  РАН. 2009. С.80-81.

5.     Клюев Н.И. Отчет по НИР. Разработка методов исследования гидродинамики жидкого топлива в баках перспективных РН. Федеральная целевая программа. Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 -2013 годы  / Н.И. Клюев, О.Г.Лагно, Е.А. Ендуткина, А.Н.Харитонова и др. Самара. ФГУП ГНПРКЦ ЦСКБ-Прогресс. 2009. № 353П.000-36278-1154. 226 с.

6.     Клюев Н.И. Поток дрейфа двухфазной смеси в вертикальном цилиндрическом канале / Н.И. Клюев, Е.А.Соловьева // ИВУЗ Авиационная техника. 2010, № 4, с.73-75.

7.     Клюев Н.И. Плоская волновая пленка / Н.И. Клюев, К.А. Поляков, А.В. Мурыскин // Обозрение прикладной и промышленной математики. ТВП. М., 2010. Т17, вып.4. С.563 – 564.

8.     Клюев Н.И. Массоперенос при пленочном испарении жидкого кислорода на плоской вертикальной поверхности / Н.И.Клюев, О.Г.Лагно, А.В.Мурыскин // Вестник СамГУ. Естественно – научная серия. Самара. 2010, № 4 (78), с.103-108

9.     Клюев Н.И. Движение твердой сферической частицы в потоке Пуазейля / Н.И.Клюев, А.И.Сайфутдинова // ИВУЗ Авиационная техника. 2010, с.280-281.

10.                       Клюев Н.И. Стекание пленки конденсата по плоской вертикальной стенке / Н.И.Клюев, К.А.Поляков К.А., А.В.Мурыскин //  Труды Первого международного симпозиума «Фундаментальные и прикладные проблемы науки». М. РАН. 2010. Т.1, с.94 – 97.

11.                        Клюев Н.И. Отчет по НИР. Разработка методов исследования гидродинамики жидкого топлива в баках перспективных РН. Федеральная целевая программа. Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 -2013 годы / Н.И. Клюев, О.Г.Лагно, Е.А. Ендуткина, А.Н.Харитонова и др. Самара. ФГУП ГНПРКЦ ЦСКБ-Прогресс. 2010. № гос. регистрации 02201056452. 289 с.

12.                       Клюев Н.И. Стекание пленки конденсата по плоской вертикальной стенке. / Н.И. Клюев, К.А. Поляков, Лагно О.Г., А.В. Мурыскин. Труды I Международного симпозиума фундаментальные и прикладные проблемы науки. М. РАН. 2010. Т.1. С.94-97.

13.                       Клюев Н.И. Массоперенос при пленочном испарении жидкого кислорода в плоском канале / Н.И. Клюев, О.Г.Лагно, А.В.Мурыскин // Вестник СамГУ. Естественно-научная серия. Самара. 2010. №4 (78). C.103-108.

14.                       Клюев Н.И. Газификация криогенного топлива при пленочном испарении на плоской вертикальной стенке. / Н.И. Клюев, Лагно О.Г., А.В. Мурыскин. Труды VII Всероссийской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи». Самара. СамГТУ. 2010, ч.2. С.124-126.

15.                       Клюев Н.И. Поток дрейфа двухфазной смеси в вертикальном цилиндрическом канале / Н.И. Клюев, Е.А.Соловьева. ИВУЗ Авиационная техника. 2010. №4. C.73-75.

16.                       Клюев Н.И. Математические модели двухфазных течений. Учебное пособие. / Н.И. Клюев, Е.А.Соловьева. Самара. Издательство «Самарский университет». 2011, 46 с.

17.                       Клюев Н.И. Отчет по НИР. Разработка методов исследования гидродинамики жидкого топлива в баках перспективных РН. Федеральная целевая программа. Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 -2013 годы  / Н.И. Клюев, О.Г.Лагно, Е.А. Ендуткина, А.Н.Харитонова и др. Самара. ФГУП ГНПРКЦ ЦСКБ-Прогресс. 2011. № гос. регистрации 02201159226. 220 с.

18.                       Клюев Н.И. Движение частицы в градиентном потоке / Н.И. Клюев, Н.А.Бурмистров // Обозрение прикладной и промышленной математики. ТВП. М., 2011. Т.17, вып.4. С.563 – 564.

19.                       Клюев Н.И. Движение сферической частицы в потоке Пуазейля/ Н.И. Клюев, А.И.Сайфутдинова. ИВУЗ Авиационная техника. 2011. №3. C.280-281.

20.                       Клюев Н.И. Течение испаряющейся пленки по плоской вертикальной стенке / Н.И.Клюев, А.В.Мурыскин, Х.И.Мингулов // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. Самара. 2011. №8 (89). C.134-141.

21.                       Клюев Н.И. Течение пара в цилиндрическом канале испарителя / Н.И.Клюев, Х.И.Мингулов, К.А.Поляков // Научное обозрение. М., 2011. №5. С.347-353.

22.                       Клюев Н.И. Движение капли в градиентном потоке / Н.И.Клюев, Х.И.Мингулов, Н.А.Бурмистров // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. Самара. 2012. №3 (2/94). C.24-28.

23.                       Клюев Н.И. Испарение капли в градиентном потоке воздуха / Н.И.Клюев, Х.И.Мингулов // Материалы XXXII Всероссийской конференции. Миасс. 2012. C.108-110.

 

3. НИР «Влияние атмосферной влаги на сопротивление трения элементов корпуса ракет-носителей», ЦСКБ-Прогресс, гос. контракт  № 8242 на выполнение работ в 2012-2013гг., федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Аннотация.

         Проблемы, связанные с влиянием атмосферной влаги, на аэродинамику корпуса ракеты носителя или его элементов, являются достаточно сложными и исследованы недостаточно полно. Математическое моделирование гидродинамических и тепловых процессов при конденсации влаги, течении жидкой пленки под действием набегающего потока воздуха, волнообразовании на поверхности пленки, задача вязкого отрыва пограничного слоя, при наличии жидкой пленки, являются достаточно актуальными и требуют экспериментальных и теоретических исследований.

         Современные летательные аппараты эксплуатируются в различных климатических условиях. Так старты ракет носителей в РФ осуществляются,  как с северного космодрома  Плесецк, так и с космодрома Бойконур. Соответственно, окружающая среда оказывает воздействие на конструкцию ракеты. При использовании криогенного топлива температура наружной стенки ракеты носителя, как правило, ниже температуры окружающей среды. И если температура стенки меньше или равна температуре насыщения, то происходит конденсация атмосферной влаги. В результате чего на корпусе ракеты или его элементах появляется пленка жидкости.

Пленка жидкости может появиться в результате атмосферных осадков.

На вертикальных поверхностях пленка стекает под действием силы тяжести. Течение пленки может быть также обусловлено воздействием набегающего потока воздуха. Пленка жидкости может превратиться в лед, если температура корпуса ракеты или окружающего воздуха меньше нуля.

Наблюдения показывают, что уже при сравнительно небольших числах Рейнольдса () на поверхности пленки появляются волны. С точки зрения гидродинамики волновую поверхность пленки можно рассматривать, как шероховатую стенку. Наличие волновой пленки увеличивает аэродинамическое сопротивление тела. Кроме того, течение пленки влияет на характеристики вязкого отрыва пограничного слоя при обтекании набегающим потоком элементов корпуса ракеты носителя. Задача вязкого отрыва переходит в связанную задачу с подвижной границей.

 

«Конференции»

1.                Клюев Н.И. Снижение трения на плоской пластине при наличии жидкой пленки на ее поверхности / Н.И.Клюев, В.А.Фролов, Ю.А.Крюков // Симпозиум с международным участием «Самолетостроение России. Проблемы и перспективы». Самара. СГАУ. 2012.

 

Публикации в журналах

2.                Клюев Н.И. Снижение трения на плоской пластине при наличии жидкой пленки на ее поверхности / Н.И.Клюев, В.А.Фролов, Ю.А.Крюков // Тезисы докладов симпозиума с международным участием «Самолетостроение России. Проблемы и перспективы». Самара. СГАУ. 2012. C.220-222.

 

Статья, принятая к публикации в журнале, из списка ВАК РФ

3.                Клюев Н.И. Гидродинамическая модель пленочного испарения жидкости на цилиндрической стенке / Н.И.Клюев, А.В.Мурыскин // ИВУЗ Авиационная техника. 2012.

 

на главную