Methods for simulation of aluminum agglomeration in composite solid propellants combustion
Methods for simulation of aluminum agglomeration in composite solid propellants combustion are considered. Analysis
of statistical theory of aluminum agglomeration is carried out, which allows calculating the agglomerates size distribution
vs size distribution of aluminum and oxidizer particles in propellant, propellant burning rate and conditions of propellant
combustion (pressure, acceleration etc.). Parametrical investigation of agglomeration within the statistical theory of agglomeration
is carried out. This investigation has found out non-monotonic dependencies of mean-mass size of agglomerates
on oxidizer particles size and acceleration. A model of aluminum particles ignition on the propellant burning surface
is analyzed. The model predicts non-monotonic dependence of the environmental temperature in which aluminum
particle ignition occurs on particle size.
Рассмотрены методы моделирования агломерации алюминия при горении смесевых твердых ракетных топлив. Проведен анализ статистической теории агломерации, позволяющей рассчитывать распределение агломератов по размерам в зависимости от распределения по размерам исходных частиц алюминия и окислителей
в топливе, от скорости горения топлива и от условий, в которых происходит горение (давление, перегрузки и
т.д.). Проведено параметрическое исследование агломерации в рамках статистической теории, выявившее
немонотонность зависимостей среднемассовых размеров агломератов от среднемассовых размеров частиц
окислителя и от нормальных перегрузок. Проанализирована модель воспламенения частиц алюминия на поверхности горения топлива, предсказывающая немонотонную зависимость температуры окружающей среды,
при которой происходит воспламенение, от размера частиц алюминия.
1. Григорьев В.Г., Куценогий К.Г., Зарко В.Е. Модель агломерации алюминия при горении смесевых композиций // ФГВ. Т.17. № 4. 1981. С.9−17.
2. Рашковский С.А. Структура гетерогенных конденсированных смесей // ФГВ. Т.35. №5. 1999. С. 65−74.
3. Рашковский С.А. Роль структуры гетерогенных конденсированных смесей в формировании агломератов // ФГВ. Т.38. №4. 2002. С. 65−76.
4. Cohen N.S. A Pocket model for aluminum agglomeration in composite propellants // AIAA Journal. V.21, № 5. 1983. pp.720 - 725.
5. Моделирование процессов горения твердых топлив/Гусаченко Л.К., Зарко В.Е. Зырянов В.Я., Бобрышев В.П. Новосибирск: Наука, 1985. 181 с.
6. Babuk V.A., Vasilyev V.A., Malakhov M.S. Condensed combustion products at the burning surface of aluminized solid propellant // Journal of Propulsion and Power. V.15. № 6. 1999. pp.783−793.
7. Rashkovsky S.A. Metal Agglomeration in Solid Propellants Combustion: Part 1. Dynamical Model of Process // Combustion Science and Technology. v.139. 1998. pp. 125−148.
8. Rashkovsky S.A. Metal Agglomeration in Solid Propellants Combustion: Part 2. Numerical Experiments //Combustion Science and Technology. v.139. 1998. pp. 149−169.
9. Рашковский С.А. Статистическое моделирование агломерации алюминия при горении гетерогенных конденсированных смесей // ФГВ. Т.41. №2. 2005. С. 62−74.
10. Рашковский С.А. Влияние перегрузок на агломерацию частиц алюминия при горении смесевых твердых топлив // ФГВ., Т.43. №6. 2007. C. 40−50.
11. Rashkovsky, S.A., Iannetti, A., and DeLuca, L.T. Direct Numerical Simulation of Aluminum Agglomeration in Composite Solid Propellant Combustion // Proceedings of European Conference for Aerospace Sciences (UCASS). Moscow. 2005. pp.1−7
12. Rashkovsky S.A. Direct numerical simulation of nano and conventional aluminum agglomeration in composite solid propellant combustion // Proceedings of 7th Seventh International Symposium on Special Topics in Chemical Propulsion (7-ISICP): Advancements in Energetic Materials & Chemical Propulsion, Kyoto, Japan, 2007, P.1-16.
13. Марголин А.Д., Крупкин В.Г. Влияние перегрузок на скорость горения составов, содержащих до 80% алюминия //ФГВ, 1978, №3, С.42−49.
14. Гремячкин В.М., Рашковский С.А. Агломерация алюминия при горении смесевых твердых ракетных топлив /Глава 10 в кн.: «Законы горения» под общей ред. член-корр. РАН Ю.В. Полежаева, М.: УНПЦ «Энергомаш», 2006, С. 207−235.
15. Гуревич М.А., Лапкина К.И., Озеров Е.С. Предельные условия воспламенения частиц алюминия // ФГВ. № 2. 1970. С. 172.
