Численное моделирование пористой насадки регенератора микрокриогенных газовых машин

Инженерный журнал: наука и инновации

# 8·2017 1

УДК 66.042.886:621.59 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1646

Численное моделирование пористой насадки

регенератора микрокриогенных газовых машин

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Проведена оценка времени безотказной работы микрокриогенных газовых машин

на стадии проектирования методами численного анализа с учетом влияния раз-

личных, в том числе и конструктивных, факторов. Для выполнения такой оценки

предложено использовать многофакторный термогазодинамический анализ, осно-

ванный на интеграции накопленного опыта экспериментальных исследований и

численного моделирования. Показан пример использования многофакторного тер-

могазодинамического анализа к анализу узлов микрокриогенных газовых машин.

Проведено численное 3D-моделирование структуры и гидродинамики пористого

регенератора как основного узла, накапливающего риски. Выполнено сравнение

результатов численного исследования зависимости гидросопротивления моделиру-

емого регенератора от числа Рейнольдса с результатами расчета по корреляци-

онным зависимостям зарубежных исследователей, которое показало высокую

степень сходимости с зависимостями Танаки и Блаза. Данное сравнение служит

основанием для использования приведенной модели в математической модели для

последующих расчетов.

Ключевые слова:

микрокриогенная газовая машина, пористая насадка, регенера-

тор, регенеративный теплообменный аппарат, многофакторный термогазодина-

мический анализ, математическое моделирование, фактор трения, гидравлическое

сопротивление

Введение.

Микрокриогенные газовые машины (МКГМ) — важ-

ный элемент спутниковых систем навигации и связи. Одним из ос-

новных показателей надежности таких машин является время безот-

казной работы (комплексный и вероятностный показатели), понима-

ние степени и характера влияния различных факторов на который

позволяет определить глубину и очередность совершенствования ап-

паратов и узлов в ходе проектирования МКГМ [1].

Оценка времени безотказной работы МКГМ на стадии проекти-

рования методами численного анализа и учет влияния различных,

в том числе конструктивных, факторов на сегодня — актуальная

и сложная задача. Ее решение проведем с помощью многофакторного

термогазодинамического анализа (МФТГДА), в основе которого ле-

жит интеграция накопленного опыта экспериментальных исследова-

ний и численного моделирования.

Многофакторный анализ МКГМ.

Для расчета и анализа работы

МКГМ выделим независимые факторы и зависимые от них показате-

ли энергетической и термодинамической эффективности.