Расчет процесса горения зерненого пороха при перетоке зерен из сосуда в сосуд
О расчете горения зерненых порохов в системах сообщающихся сосудов с учетом переноса и догорания зерен в смежных полостях
Зерна унитарного топлива обладают аэробаллистическими свойствами, то есть способны увлекаться газовым потоком и переноситься им в смежные полости. При этом некоторая часть массы заряда может сгорать не в том объеме, в котором она должна сгорать по замыслу конструктора, а в смежных с ним объемах. Неучет этого факта при проектировании пиромеханизмов способен существенно исказить расчетную динамику процесса функционирования по сравнению с реальной, так как при этом меняется характер подвода энергии и массы рабочего тела и условия срабатывания зарядов в смежных полостях. Расчет горения зерненого унитарного топлива в потоке продуктов сгорания может быть проведен на основе методов динамики многофазных сред [190]. Однако в условиях сложной системы течение во внутренних полостях носит безусловно пространственный характер и реализация подобных расчетов для многополостных систем лежит за пределами возможностей современной общеупотребительной вычислительной техники. Необходима разработка алгоритмов расчета, основанных на использовании моделей с сосредоточенными параметрами. В ряде работ, выполненных в Тульском государственном университете (политехническом институте), КБП, ГНПП «СПЛАВ», сформулирована методика расчета внутрибаллистических параметров при горении зерненого пороха в системе газосвязанных объемов, основанная на расчете массы зерен топлива, переносимых из объема в объем и определения газоприхода с помощью эмпирических зависимостей массовой скорости горения от давления. В ряде случаев указанная методика не дает адекватных эксперименту расчетных значений внутрибаллистических параметров.
Причины этого пояснены в параграфе 3.3.3. Они заключаются в первую очередь в недопустимости использования законов горения, связывающих скорость газообразования dT/dt с давлением Р в сочетании с использованием массовой скорости горения. Идентичность законов горения такого рода закону Вьеля для линейной скорости горения в сочетании с геометрическим законом горения основана на допущении о том, что пороховые зерна совершенно одинаковы и горят одинаково [194, 224], что позволяет однозначно связать величину площади поверхности горения S с относительным весом сгоревшей части заряда Ч В полостях пиромеханизмов, заполняемых недогоревшими зернами из смежных полостей, горят одновременно зерна различных размеров, для каждого из которых величина 'В имеет свое значение. Таким образом, необходимо определять газоприход используя линейную скорость горения и, параллельно, рассчитывая изменение площади поверхности горения в полости за счет перетока зерен. Методики такого расчета для многополостной системы изложены ниже.
