Сообщения пресс-службы
  СМИ о нас
  Фото
  Видео
  Издания, статьи
  Пресс-служба
 
 
 
Правительство РФ

Роскосмос

Росимущество

Всероссийский каталог добросовестных поставщиков товаров, работ, услуг для государственных и муниципальных нужд
 
 
 
Сообщения пресс-службы
     
 
  09.06.2015

Развитие индустрии отечественных суперкомпьютерных технологий в целях обеспечения моделирования, проектирования и разработки перспективной высокотехнологичной продукции

Материалы IV заседания секции «Развитие индустрии отечественных суперкомпьютерных технологий в целях обеспечения моделирования, проектирования и разработки перспективной высокотехнологичной продукции» при Научно-техническом совете Технологической платформы «Моделирование и технологии эксплуатации высокотехнологичных систем»

Применение суперкомпьютерных технологий математического моделирования процессов для отработки двигателей и двигательных установок ракетно-космической техники.

Часть 1. Рябых В.Ю.

Основной задачей ФКП «НИЦ РКП» это наземная отработка изделий РКТ на этапе ОКР. Эффективность экспериментальной отработки напря-мую зависит от качества планирования испытаний, научно-технического обеспечения условий проведения испытаний и анализа результатов испы-таний в совокупности определяющей качество отработки.

Одним из основных направлений повышения качества отработки явля-ется внедрение информационных технологий, а в частности внедрение со-временных методов компьютерного моделирования.

Мы убеждены в том, что внедрение информационных технологий необходимо осуществлять в идеологии создания интегрированной про-граммной среды мультифизичного моделирования, охватывающей задачи анализа и оптимизации параметров изделий РКТ при проектировании, ис-пытаниях и эксплуатации.

Именно для этих целей создается информационно-аналитический вы-числительный центр ФКП «НИЦ РКП». Ядром информационно-аналитического вычислительного центра являются супер-ЭВМ производи-тельностью 1 и 15 Терафлопс, созданные Саровским Федеральным ядер-ным центром, и опытный образец системы хранения данных объемом до 120 Терабайт. К супер-ЭВМ с помощью внутренних каналов связи под-ключены 12 автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей. С использованием защищенных каналов удаленного доступа информацион-но-аналитический вычислительный центр НИЦ РКП связан с ЦНИИМАШ, КБХА, ЦСКБ Прогресс, Энергомаш. В обеспечение потребности в боль-ших вычислительных ресурсах вычислительный центр ФКП «НИЦ РКП» связан с крупнейшим в России вычислительным центром РФЯЦ-ВНИИЭФ. Создается специализированное программное обеспечение в комплексе ЛОГОС для расчета параметров характерных процессов, происходящих в стендовых системах, жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), ракетах космического назначения (РКН) и космических аппаратах (КА) и имитаци-онного 3D–моделирования отдельных подсистем РКТ.

Таким образом в ФКП «НИЦ РКП» создается расчетно-экспериментальная методология отработки изделий ракетно-космической техники, результаты которой будут использованы при испытаниях ракет носителей семейства Ангара, кислородно-водородного ракетного двигателя РД0146Д и на его основе разгонного блока «Двина-КВТК». Одним из направлений создава-емой расчетно-экспериментальной методологии является применение рас-четных методов имитационного и математического моделирования. В ФКП «НИЦ РКП» имитационное моделирование осуществляется для ре-шения следующих задач:

- отработки камерных процессов, с целью исключения высокочастотной и низкочастотной неустойчивости;

- разработки системы подачи криогенных компонентов топлива для опре-деления оптимальных режимов и оптимального стендового испытательно-го оборудования;

- отработки газодинамики старта РН для оценки ударно волновых и аку-стических воздействий как на испытуемую ракету носитель так и на стар-товое сооружение;

- создание высотного стенда для испытаний двигателя РД 0146.

Решение обозначенных задач обеспечит воспроизводство условий натурной работы обозначенных изделий при испытаниях на имитационных мо-делях, определить допусковые уровни критичных режимов работы, что позволит определить оптимальные конструктивные решения испытатель-ного оборудования, выработать алгоритмы аварийной защиты и как след-ствие обеспечить безопасность проведения самих работ.

Программные пакеты ЛОГОС установлены на суперЭВМ предприятия и уже сейчас проводятся расчеты с использованием данного пакета про-грамм.

Исследование механизмов возникновения ВЧ неустойчивости осу-ществлялось на созданной модели ЖРД РД0124 разработки КБХА. При этом повышение запаса устойчивости достигалось изменением конструк-ции форсуночной головки и формированием антипульсационных перего-родок из форсунок, выдвинутых внутрь КС. Численно был подтвержден экспериментальный факт, что установка антипульсационных перегородок в камере сгорания ЖРД приводит к повышению запаса устойчивости по отношению к высокочастотным колебаниям (с перегородками ВЧ колеба-ния затухают быстрее). Анимация показывает затухание акустических ко-лебаний в камере сгорания с перегородками.

Также исследовался механизм возникновения НЧ неустойчивости в газогенераторе ЖРД РД0124, связанный с возникновением и распростра-нением по камере сгорания зон с более высоким соотношением компонен-тов. Он проявляется при различных перепадах давления на форсунках го-рючего и окислителя. Анимация показывает развитие низкочастотной не-устойчивости горения

 

Работа насоса окислителя моделировалась для оценки амплитуды пульсаций давления наведенных на входе в газогенератор вращающимися лопатками насоса окислителя. Полученный порядок величины амплитуды пульсаций давления (1 бар) не расходится с экспериментальными данными для насосов отечественных ЖРД. В дальнейшем предполагается объеди-нить насос с турбиной и исследовать динамику ТНА.

Для оценки воздействия гидравлического удара на рабочий процесс в ЖРД проведено моделирование течения жидкости в стендовом клапане при его закрытии. На анимации представлено изменение давления в жид-кости при закрытии этого клапана.

Проведено моделирование заправки стендового бака находящегося при комнатной температуре жидким кислородом. Детально рассмотрен процесс фазового перехода - кипения с образованием пузырьков на дне бака, а также процесс сопряженного теплообмена жидкого кислорода со стенками (металл + асбестовая изоляция) бака с учетом фазового перехода. Процесс заправки просчитан для 100 секунд на двумерной модели бака, процесс захолаживания реально происходит за время на порядок два больше.

 

Проведено моделирование газодинамического воздействия струи ЖРД на стартовый комплекс и на ракету “Ангара А5” при ее подъеме. На анимации представлен один из вариантов движущейся сетки, используе-мый для моделирования. Газодинамическое воздействие (температура и давление на поверхности ракеты и стартового комплекса) можно оценить на следующей анимации. Проведенные исследования показали хорошую сходимость с экспериментальными данными. Пульсации давления, кото-рые заметны на слайде, если их рассчитывать на более мелкой сетке с LES моделью турбулентности дадут оценку акустического воздействия на раке-ту.

В НИЦ РКП компьютерное моделирование и инженерный анализ процессов, протекающих в ракетно-космических и стендовых системах, проводился в обеспечение испытаний ракет носителей Ангара, Сармат, кислородно-водородного разгонного блока «Двина-КВТК», ракетного двигателя РД0146Д и уже на данном этапе показал эффективность внедря-емой технологии.

С появлением новых задач при отработке новой техники выявилась необходимость развития пакета программ ЛОГОС.

В настоящее время в рамках ОКР «ЭХО» ведутся работы по совершен-ствованию Программного пакета ЛОГОС в обеспечение технологии имитационного моделирования процессов горения, конденсации, испарения и течений криогенных компонентов топлива системы подачи.

Таким образом, в ФКП «НИЦ РКП» совместно с ведущими предприя-тиями отрасли и при участии Саровского Федерального ядерного центра создается новая расчетно-экспериментальная методология проектирования испытательного оборудования, отработки и испытаний РКТ и в настоящее время создан определенный задел для автоматизированной системы кон-троля качества изделий.

Использование численного имитационного моделирования в задачах создания высотного стенда для отработки кислородно-водородного двигателя РД0146 доложит Бережной В.Н.

Применение суперкомпьютерных технологий математического моделирования процессов для отработки двигателей и двигательных установок РКТ. Часть 2. Бережной В.Н.

Скачать



 
 
 
 
   
 
 
 

 
 
 
Новости Роскосмоса
     
 
  25.10.2021

105 лет со дня рождения Галактиона Елисеевича Алпаидзе
 
  25.10.2021

Грузовой корабль «Прогресс МС-18» на стартовом комплексе «Восток»
 
  25.10.2021

Роскосмос проводит выездное заседание конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
 
 
 

 
   
 
 
  «Реализация объектов недвижимого имущества «ФКП «НИЦ РКП»  
 
 
Аренда
     
  Охраняемый комплекс, общей площадью порядка 4700 кв.м., стоимость за 1 кв.м. приблизительно 150 руб. в месяц. Обеспечен инженерными коммуникациями. Тел. для справок (496) 546-37-30  
 
 
Наш адрес
     
  Россия, 141320,
Московская обл.,
Сергиево-Посадский район,
г. Пересвет,
ул. Бабушкина, д. 9
 
 
 

web-master