Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В связя с эанм основным инструментом обработии данных польвователя является не отдельная программа, а элемент шпегрирован~ой системы — комплекс программ, предназначенный для решения определенного класса задач. Такой комплекс программ вместе с документацией, необходимой для его установки и эксплуатации; называют и а л е т о и и р и к л а д н ы х и р о г р а м м. Прикладные программы — зто программы, применяемые для решения конкретных задач в рсзлвчных областях науки и техники (например, набор программ, реализующих важнейшие математические методы). Пакет прикладных программ термодвнамического расчета является необходимым элементом САПР ракезного двигателя и других изделий, где происходят згроцессы при высокой температуре.
С помощью программ пакета представляется возиожным рассчитать равновесный состав, терыодинамнчеокие и теплофнзические свойства рабочего тела в заданном термодинзмнческом состовнии, а также параметры рабочих процессов ракепных двигателей н энергоуствновок. Термодинамнчгское состояние задается двумя параметрами состояния А и В; е качестве параметра состояния могут быть назначены: давление, температура, объем, энтальпил, энтропия и др. Расчет параметров рабочих процеосов двигателя состоит в определении идеальных параметров в камере сгорзння и сопле. Пакет прикладных программ построен по принципу программной системы модульной структуры.
В качестве примера модулей пакета можно назвать модули расчета состава при р, Т=сопз( илл при 'й, Т=аопз(. модули расчета термодннамнческнх свойств, теплофнзнческих свойств; модули вычисления температуры для состояния й р=сопз( или з, р=сопз( и т. п. Модульная структура программ позволяет сравнительно просто добавлять в систему новые программы— модули, производить замену и корректировку отдельных модулей. Обращение к программной системе реализуется в форме запроса пользователя, который содержит требовании к обработке данных н, если необходимо, непосрниственмо данные.
Текст запроса пользователя близок к естесввенноиу язы«у; от пользователя не требуется каких-либо специальных знаний для примене-. нии нрогрмммной системы. Например, текст запроса может указывать, какие химические злементы содержит топливо, каине конкретно свойства продуктов сго-. ранлн и параметры процессов необходимо вычислить, а также некоторые дополнительные, характеризующие процесс условия (течение ранновесное или звмороженкое, с учетом или без учета кристаллизации и т.
п.). В соответствии с текстом запроса пользователя программа — монитор пакета создает управляющий модуль рабочей программы и обеспечивает внлюченне в рабочую проорвмму необходимых обрабатывающих модулей нз набора модулей программной системы. Формирование рабочей программы и расчет выполняются под управлением а с участием о~псра ци онн ой смстеы ы ЭВМ вЂ” комплекса программ, входя.- щего в систему математического обеспечения современных ЭВМ.
Этот комплекс предназначен для повышения производительности труда программиста н увеличения производительности самих вычислительных систем, В частности, с помощью системных программ осуществляется координация работы различных устройств ЭВМ, диалог оператора с машиной, планирование и управление вычислительным процессом и др., а также перевод программ пользователя с языков высокого уровня на машинные языки, компоновка программы вв отдельных протраымных модулей, отладка и др.
С помощью операционной системы ЭВМ при обработке запроса обеспечивается обмен данными с внешними устройствами (прием тексти запроса, чтение из библиотек необходимых программ и т. п.). Пользователю, а зависимости от его запроса, выдаются рабочая программа на нзыкнх высокого уровня (или после трансляции), либо результаты расчета по рабочей программе, либо то и другое вместе. Рвбочан программа средствамн операционной системы, либо самцы пользователем может быть включена в любую друг)чо его программу.
Таким образом, с помощью современных средств вычислительной техники может быть получена разнообразная информации об идеальных свойствах продуктов сгорания и параметрах рабочих процессов любых ракетных топлив. Б. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕАЛЬНЫХ ПОТОКОВ Глава ГХ ОДНОФАЗНОЕ РАВНОВЕСНОЕ ТЕЧЕНИЕ ЕЛ.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАввЕТРОВ ТЕЧЕНИЯ (9. 1) (9. 2) где и, о — проекции вектора скорости потока ш на оси координат Х, У; ось Х направлена вдоль оси сопла, ось У перпендикулярна к ней. Система дифференциальных уравнений в частных производных (9.1) — (9.2) в зависимости от скорости течения может быть различного типа: эллиптического (М(1), параболического (М=1) или гиперболического (М>1).
Уравнения (9.1) — (9.2) представляют собой систему квазилниейных (т. е. линейных лишь относительно производных) уравнений. Из-за нелинейности уравнений возникают трудности не только при решении уравнений, но и при постановке граничных уело. вий: тип уравнений (эллиптический или гиперболический) зависит от самого определяемого решения, которое в свою очередь должно быть найдено ло граничным условиям. В то же время известно, что в зависимости от типа уравнений для определения, решения должны быть заданы совершенно различные граничные условия.
Для внутренних течений в большинстве случаев оказывается возможным .иа основе уравнений газовой динамики для одномерного течения (см. гл. Ъ"11) предсказать приближенно параметры течения. Нередко такое предсказание получается весьма точным Например, отличие действительного потока количества движения в выходном сечении сопла от рассчитанного в одномерном приближении обычно не превосходит 2 — 3%. Поэтому методы расчета (в основном численные) параметров осесимметричного течения на основе решения уравнений (9.!) — (9.2) должны обладать высокой точностью.
В зависимости от применяемых методов расчета параметров течения различают прямые и обратные задачи теории сопла. Решение прямой задачи теории сопла позволяет определять параметры течения при заданной геометрии сопла, что часто пред- Теоретические исследования параметров пространственных течений основаны на решении системы уравнений газовой динамики. Важным частным случаем пространственных течений является установившееся осесимметричное безвнхревое течение невязкого и нетеплопроводного газа.
Для такого течения система уравнений газовой динамики может быть записана в следующем виде: (и — а ) — +ив — + — +(пз — а') — =а' — . З ди 1ди дат да е дх 1ду дх 1 ду ди/ду — дп1дх= О, ставляет практический интерес. Основные трудности в связи с нелинейностшо уравнений возникают при расчете параметров в дои трансзвуковой областях течения. Недостатки известных методов решения уравнений для этих областей течения — сравнительно невысокая их точность и большие затраты машинного времени. Прямая задача теории сопла для сверхзвуковых течений обычно решается методом характеристик. Обратную задачу теории сопла для осесимметрнчного беэвихревого течения можно сформулировать следующим образом на оси сопла задано распределение скорости или давления (плотности); требуется определить семейство поверхностей (линий) тока и параметры течения.
Методы обратной задачи теории сопла позволяют рассчитывать параметры течения с более высокой точностью по сравнению с прямыми методами при существенно меньших затратах машинного времени ЭВМ. Алгоритмы решения обратной задачи теории сопла подробно рассмотрены в работе 155]. В результате решения обратной задачи определяются, в частности, координаты линий тока, любая из которых может быть выбрана в качестве контура сопла. Для определения параметров течения в заданном контуре (прямая задача) можно, варьируя параМетрами, характеризующими распределение скорости 1давления . или плотности), подобрать их так, чтобы форма некоторой линии тока с допустимой погрешностью соответствовала заданному контуру. Исследование течений в соплах и каналах проводится с целью определения их геометрии и параметров потока, которые используют при профилировании, расчете тепло- и массообмена и др.
Приводимые в данной главе результаты и рекомендации основаны иа экспериментальных данных и результатах численного решения прямой и обратной задач теории сопла [50, 56). звк НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОМЕТРИИ СОПЕЛ Наиболее распространенным типом сверхзвуковых сопел ракетных двигателей в настоящее время являются круглые сопла Лаваля. Онн имеют сужающуюся и расширяющуюся части и соответственно м и ни м альп ое и критическое сечения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
