Исследование методов управления системой активной тепловой защиты презентация

УПРАВЛЕНИЯ

Студентка гр. 43503/12:
Вьюнкова Евгения Андреевна

Научный руководитель:
Саваровский Александр Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ АКТИВНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

Санкт-Петербург
2014

носовые части, входные устройства воздухозаборников и др.

Актуальность проблемы

Охлаждение горячих поверхностей при больших значениях теплового потока является необходимым условием для осуществления крейсерского гиперзвукового полета в плотных слоях атмосферы.

метод управления.

Задачи

Рассмотреть способы обеспечения тепловой защиты и непосредственно методы управления системой активной тепловой защиты.
Выполнить математическое моделирование системы активной тепловой защиты и определить основные показатели эффективности ее работы.
Выполнить анализ полученных численных результатов и дать оценку возможности управления системой активной тепловой защиты на их основе.

l

Метод расчета ТХР

Плоский ТХР представляет собой параллелепипед, одна из стенок которого (для определенности верхняя) нагревается снаружи, изнутри она покрыта катализатором, нижняя стенка теплоизолирована. На верхней стенке ставились граничные условия
первого ( Т=Тст) или второго ( ) рода,

где q - удельная плотность теплового потока.
На вход ТХР подается равномерно перемешанная смесь паров углеводорода и воды с известными параметрами Рвх, Твх и Gвх.

При решении задачи использовались следующие условия:

1 - Приближение узкого канала (h<2 - Квазиламинарное приближение (μэфф = μ+μт ) .
3 - Модель химически равновесного течения (τхим<<τгаз).

Рассматривались химические реакции:

М., «Наука», 1989

канала реактора

Распределение мольной концентрации водорода, получаемого в результате реакции паровой конверсии, по длине канала

водорода в паро- углеводородной смеси, прошедшей через канал термохимического реактора.

Основные показатели эффективности
работы системы активной тепловой защиты

начальных параметров для улучшения основных показателей эффективности работы системы активной тепловой защиты и решения двух основных задач:

Обеспечение эффективного охлаждения теплонапряженной поверхности термохимического реактора.

Получение высокоэффективного топлива с высокой мольной концентрацией водорода.

канала L

смеси по длине канала L

Распределение мольной концентрации водорода в смеси по длине канала L

длине канала L

Графики зависимости выходных параметров для серии расчетов 2.1 – 2.3 при трех различных значениях T_вх:
«2.1» при Tвх = 473 К, «2.2» при Tвх = 573 К, «2.3» при Tвх = 673 К.

смеси по длине канала L

Распределение мольной концентрации водорода в смеси по длине канала L

Графики зависимости выходных параметров для серии расчетов 2.1 – 2.3 при трех различных значениях T_вх:
«2.1» при Tвх = 473 К, «2.2» при Tвх = 573 К, «2.3» при Tвх = 673 К (продолжение).

L

Графики зависимости выходных параметров для серии расчетов 3.1 – 3.3 при трех различных значениях h:
«3.1» при h = 3 мм, «3.2» при h = 4 мм, «3.3» при h = 5 мм.

длине канала L

Распределение мольной концентрации водорода в смеси по длине канала L

Графики зависимости выходных параметров для серии расчетов 3.1 – 3.3 при трех различных значениях h:
«3.1» при h = 3 мм, «3.2» при h = 4 мм, «3.3» при h = 5 мм (продолжение).

большинства входных параметров ведет одновременно к двум противоположным результатам: при улучшении одного из показателей эффективности снижается второй.

Основная задача - подбор входных параметров системы и варьирование в ходе полета с целью обеспечения оптимального баланса между охлаждением теплонагруженных поверхностей и получением высокоэффективного водород-содержащего топлива на каждом режиме полета.

Наиболее эффективное управление работой системы активной тепловой защиты может быть достигнуто применением комбинации из нескольких управляющих воздействий.

поверхности термохимического реактора

Получение минимального необходимого уровня водорода, выделяемого в ходе реакции паровой конверсии метана

Комбинация из нескольких управляющих воздействий

Эффективное управление

работы системы активной тепловой защиты.

Проведены обширные расчетные исследования при решении задачи с граничными условиями 2-го рода.
Выявлены и устранены недостатки математической модели.

Выполнен анализ полученных данных.
Определены наиболее эффективные методы управления режимами работы системы активной тепловой защиты.