Расширение диапазона срывных характеристик камеры сгорания
03.11.2026
Сотрудники инжинирингового центра разработали гибридную методику прогнозирования бедного срыва пламени, объединяющая полуэмпирические критерии и CFD
Постановка задачи
Устойчивая работа КС на режиме земного малого газа — критическое условие сертификации авиационных и наземных ГТД: отсутствие срыва пламени должно подтверждаться с требуемым запасом. Полуэмпирические модели срыва хорошо работают для одиночных горелок, но недостаточны для многоярусных кольцевых КС, где зоны обратных токов соседних форсунок активно взаимодействуют. Прямое моделирование (LES, URANS) точное, но слишком дорогое для анализа множества вариантов на этапе НИОКР
Что сделано
- Гибридная методика — критерии срыва вычисляются по параметрам зоны горения и зон обратных токов (ЗОТ), извлекаемым из стационарного RANS-расчёта: локальный коэффициент избытка воздуха, температура ЗОТ, время пребывания, полнота сгорания ЗОТ, параметр форсирования и др.
- Учёт взаимодействия горелок — отдельный анализ ЗОТ каждого ряда форсунок с учётом неравномерностей реагирующего потока из-за близости форсунок.
- Инструменты — ANSYS Fluent, модель Partially Premixed FGM, кинетический механизм JetSurf 2.0 для суррогата авиакеросина SU2, разработанного в Самарском университете.
- Валидация — методика проверена на экспериментальных данных, предоставленных заказчиком
Горение в одном из финальных вариантов
Ключевой результат
46 вариантов конструкции фронтового устройства → 7 перспективных → 2 финальные конфигурации, удовлетворяющие всем требованиям: потери давления в КС, полнота сгорания, неравномерность температуры на выходе, технологические ограничения, эмиссия NOx. Установлен физический механизм стабилизации пламени в двухъярусной камере: близость горелок внутреннего ряда деформирует их ЗОТ и усиливает теплообмен.