Численное моделирование стационарного истечения струи двигателя малой тяги в вакуум

Abstract

С помощью метода “пробных частиц” (МПЧ) решения уравнения Больцмана рассматривается задача внутреннего течения в сопле Лаваля с последующим расширением струи в окружающее пространство. Проведен сравнительный анализ результатов расчета газодинамических параметров внутри сопла и прилегающей к нему области с экспериментальными и расчетными данными других авторов. Сделан вывод о перспективности МПЧ и возможности его применения для моделирования не только внешнего обтекания преград, но и внутренних течений струй, свободно вытекающих из вакуумной камеры через сопло.

За допомогою методу “пробних часток” (МПЧ) розв’язку рівняння Больцмана розглядається задача внутрішнього плину в соплі Лаваля з наступним розширенням струменя в навколишній простір. Проведено порівняльний аналіз результатів розрахунку газодинамічних параметрів усередині сопла й прилягаючої до нього області з експериментальними і розрахунковими даними інших авторів. Зроблено висновок щодо перспективності МПЧ та можливості його застосування для моделювання не тільки зовнішнього обтікання перешкод, але й внутрішніх плинів струменів, що вільно витікають із вакуумної камери через сопло.

The problem of an internal flow through the Laval nozzle resulting in the jet expansion in the environment is examined using the method of trial particles (MTP) for solution of the Boltzmann equation. A comparative analysis of the results of calculations of gas dynamical parameters in the nozzle and its adjacent zone is made using the experimental and analytical data of other authors. Conclusions are drawn regarding the prospects of MTP and its use not only for simulation of an external flow of obstacles, but also internal jets free-flowing out of the vacuum chamber through nozzle.