Аннотация. Представлены результаты математического моделирования газодинамических процессов в камере модельного РДТТ на полный период горения скрепленного с корпусом осесимметричного заряда твердого топлива. Математическая постановка задачи описывается уравнениями сохранения массы, импульса и энергии газа, записанными для идеального газа в осесимметричном приближении. Численное решение задачи проведено методом С. К. Годунова на разностной сетке, построенной с учетом формы заряда и участка сопла. Представлен алгоритм численного решения, обеспечивающий уменьшение времени расчета газодинамики в камере РДТТ за полный период горения заряда. Алгоритм основывается на предположении о квазистационарном характере поведения скорости горения заряда за промежуток времени, который значительно меньше времени горения заряда и значительно больше величины шага по времени разностной схемы. Для ускорения сходимости расчета до стационарного состояния в камере после очередного изменения геометрии шашки при выгорании среднее давление задавалось из расчета по формуле Бори. После этого проводится расчет газодинамики течения до установления стационарного течения в камере РДТТ. Проведено моделирование газодинамических процессов в камере модельного РДТТ на полный период горения скрепленного с корпусом осесимметричного заряда твердого топлива двух форм: с зазором между днищем корпуса и зарядом, с зарядом формы «зонтик». Получены зависимости изменения среднего давления в камере сгорания от времени за период горения заряда.

Ключевые слова: камера сгорания, газовая динамика, горение заряда, численное моделирование, твердое топливо

Для цитирования: Крайнов А. Ю., Миньков Л. Л., Моисеева К. М. Моделирование течения продуктов сгорания твердого топлива в камере модельного двигателя за полный период его работы // Аэрокосмическая техника и технологии. 2026. Т. 4, № 1. С. 66–74. https://doi.org/10.52467/2949-401X-2026-4-1-66-74; https://elibrary.ru/GRGDMZ

Библиографический список
1. Милёхин Ю. М., Бурский Г. В., Лавров Г. С., Попов В. С., Садовничий Д. Н. Энергетика и внутренняя баллистика ракетных двигателей на твердом топливе. М.: Наука, 2018. 359 с.
2. Липанов А. М. О расчете давления в РДТТ при использовании реальной зависимости скорости горения твердого топлива от давления // Физика горения и взрыва. 2017. Т. 53, №5. С. 87–92. https://doi.org/10.15372/FGV20170510
3. Oh S., Lee H. J., Roh T.-S. Development of a hybrid method in a 3-D numerical burn-back analysis for solid propellant grains // Aerospace Science and Technology. 2020. Vol. 106. Pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106103
4. Кирюшкин А. Е., Миньков Л. Л. Моделирование внутрикамерных процессов в ракетном двигателе на твердом топливе с учетом движения поверхности горения // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 71. С. 90–105. https://doi.org/10.17223/19988621/71/8
5. Кирюшкин А. Е., Миньков Л. Л. Параллельная реализация решения сопряженной задачи определения внутрибаллистических характеристик двигателей на твердом топливе // Компьютерные исследования и моделирование. 2021. Т. 13, № 1. С. 47–65. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2021-13-1-47-65
6. Adel H., Belal H. Application of the level set method in solid propellant grain burnback with dogbone grain as a case study // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1172, 012045. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1172/1/012045
7. Zhang Z., Gao F., Lv R., Gao Y. Coupling of level set and volume of fluid methods for simulations of transient internal flow field in solid rocket motors // International Journal of Aerospace Engineering. 2021. Vol. 2021, no. 2984992, pp. 1–11. https://doi.org/10.1155/2021/2984992
8. Wang J., Xiong Y., He X. Simulation of solid propellant regression with cracks based on level-set method // Journal of Physics: Conference Series. 2023. V. 2478, no. 032029, pp. 1–9. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2478/3/032029
9. Kostyushin K. V. Eremin I. V., Kagenov A. M., Zhiltsov K. N., Tyryshkin I. M., Sereda M.S., Chervakova A. V. Method of gas flows calculation in solid propellant rocket engines taking into account the combustion of solid fuel charge // Journal of Physics: Conference series. 2019. Vol. 597, no. 012077, pp. 1–6. https://doi.org/10.1088/1757-899X/597/1/012077
10. Havlucu M. Ö., Kırkköprü K. Numerical Simulation of Flow in a Solid Rocket Motor: Combustion Coupled with Regressive Boundary // Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology. 2016. Vol. 3, pp. 3790–3798.
11. Su D., Lin Q., Wang H., Tao R. Numerical simulation of gas flow coupled with burning surface regression based on immersed boundary method and face offsetting method // Aerospace. 2024. Vol. 11, no. 7, pp. 550. https://doi.org/10.3390/aerospace11070550
12. Бондарчук С. С., Жуков А. С., Зиатдинов М. Х., Дубкова Я. А., Миньков Л. Л., Крайнов А. Ю. Моделирование внутрибаллистических процессов в РДТТ для зарядов с неизвлекаемой формообразующей оснасткой // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2024. № 92. С. 89–100. https://doi.org/10.17223/19988621/92/8
13. Gueyffier D., Roux F. X., Fabignon Y. Accurate Computation of Grain Burning Coupled with Flow Simulation in Rocket Chamber // Journal of Propulsion and Power. 2015. Vol. 31, no. 6, pp. 1–16. https://doi.org/10.2514/1.B35736
14. Жуков В. Т., Краснов М. М., Критский Б. В., Новикова Н. Д., Феодоритова О. Б., Арнст Е. А., Гросс И. Н., Милехин Ю. М., Садовничий Д. Н., Шкурин А. И. Численное моделирование термо-газодинамических процессов в модельных РДТТ с помощью трехмерного параллельного кода // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2024. № 7. С. 1–29. https://doi.org/10.20948/prepr-2024-7