Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Если применение сопла с угловой точкой по каким-либо причинам, например из-за условий теплообмеиа, нецелесообразно, то в качестве участка ма. лон кривизны АА, (см. рис. 9.1) можно выбрать некоторую промежуточную линию тока в зоне разрежения при обтекании угловой точки. Расчеты показывают, что эти промежуточные линии тока в сопле с прямолинейной звуковой линией близки по форме к дугам окружности. Если звуковая линия является криволинейной, то расчет параметров течения в сужающейся и в расширяющейся частях сопла должен производиться совместно. Такой расчет выполняется либо с применением каких-либо единых алгоритмов расчета до-, трансн сверхзвуковых течений, либо с использованием результатов расчета течения в сужающейся части, если для расчета параметров в расширяющейся части сопла используются какие-либо специальные методы (например, метод характеристик). В последнем случае в качестве исходных данных используют координаты характеристики второго семейства, исходящей из минимального сечения, и распределение параметров на этой характеристике.

Указанные данные зависят в основном от радиуса скругления гз. Расчеты и эксперименты в то же время показывают, что если выбрана форма разгонного участка АА' (см. рис. 9.1), то форма сужающейся части (радиус гм угол Оо) оказывает незначительное влияние на распределение числа М вдоль оси на разгонном участке (в отличие от распределения на контуре). Ниже рассматриваются некоторые особенности течения в конических соплах и на участке выравнивания профилированных сопел. Р.е. ь кОническОе соялО Сопло с конической расширяющейся частью имеет наиболее простую геометрию. Параметры течения в такой расширяющейся части зависят от значений радиусов гу и гио, угла раствора сопла а, (см. рис. 9.1, в), а также от показателя изоэнтропы расширения л. Р 2 ч о о Рнс.

Р.у. Распределение чисел мака ио сечевики, новокаине Равнина воли н линка тока в коническом соиле1. е,-г; тс'чад; а =1б' о 1от Типичная картина распределения параметров в коническом сопле показана на рис. 9.7. Характерной особенностью течения являются ударные волны, возникающие в окрестности точки сопряжения радиусного и конического участков сопла.

Интенсивность ударной волны увеличивается по мере приближения к оси симметрии. Ударные волны возникают нз-за разрыва второй производной уравнения контура г(х) в точке сопряжения раднусного и конического участков. Зависимость параметров течения от радиуса скругления области минимального сечения гз объясняется влиянием этого радиуса на параметры течения в трансзвуковой области, на форму звуковой линии и распределение параметров на характеристике второго семейства, на интенсивность ударной волны.

Однако влияние гз проявляется лишь в сравнительно ограниченной области от минимального сечения до точки сопряжения с коническим участком. Вниз по потоку от этой точки зависимость параметров от гз практически отсутствует. Влияние радиуса скругления гав (см. рис. 9.1, в) на параметры течения несколько больше, чем влияние гз, но также сравнительно невелико. Поскольку ударная волна зарождается в окрестности точки сопряжения, при увеличении гзэ ударная волна на оси и стенке сдвигается вниз по потоку. Наиболее существенное влияние на параметры течения оказывает значение угла раствора а,.

Например, расчеты показывают, что при сс,=б' и достаточной длине сопла происходит трехкратное отражение ударной волны от контура и оси симметрии, в то время как при а, =20' — лишь однократное отражение от оси. При увеличении а, сокращаются длина сопла и его поверхность (если Р,=сопз1), в связи с чем уменьшаются потери импульса изза трения, а также масса сопла. Однако одновременно возрастают потери из-за рассеяния вследствие неравномерного распределении параметров в выходном сечении.

При уменьшении угла я, падают потери из-за рассеяния и одновременно увеличиваются масса сопла и потери из-за трения вследствие увеличения длины и поверхности. Таким образом, существует некоторое оптимальное значение а„ обеспечивающее минимум потерь тяги. Однако оптимальные углы а, в конических соплах довольно малы (а,-10 ... 15'). Поэтому длина сопла и его масса получаются значительными, особенно для камер, имеющих большие значения Г,. Из-за увеличения конечной массы ухудшаются характеристики аппарата. Увеличение поверхности сопла означает увеличение теплоотвода от продуктов сгорания, т.

е. затрудняет охлаждение сопла. Возможны и другие ограничения, например сложность управления поворотным соплом и т. п. 94к пРОФилнэовлниов сопло В качестве контура выравнивающего участка сопла обычновыбирают линию тока. Ее координаты определяют в результате численного расчета параметров течения между двумя характеристиками 108 разных семейств: характеристикой второго семейства АтО и характеристикой первого семейства, исходящей из точки О на оси сопла, либо из некоторой точки О на характеристике А'О (см. рис.

9.1). Для расчета параметров течения могут быть использованы также методы обратной задачи теории сопла, когда задается распределение параметров (скорости или давления) вдоль оси сопла. В качестве примера на рис. 9.8 приведены результаты такого ре.— шения 156).

Характеристика второго семейства А'О является последней характеристикой разгонного участка. Параметры на этой характеристике обычно определяют из условия достижения потоком в точке О заданной скорости (или числа Мс). Ряс. Е.а. Поле течеяяа а расщяряющерся частя прорялярояаяаото сопла В качестве характеристики, исходящей из точки О на оси сопла (характеристика ОС на рис. 9.1, а), обычно выбирают так называемую равномерную характеристику с постоянными параметрами потока на ней (и равными значениям параметров потока в точке О); в частности, вектор скорости на характеристике ОС параллелен оси сопла.

Таким образом, течение, существенно неодномерное между характеристиками А'О и ОС, приближается к одномерному по мере приближения к характеристике ОС и после этой характеристики становится одномерным. Требуемый контур сопла, например АС' (см. рис. 9.1, а) получается укорочением контура (линни тока) до заданной (отмеряемой вдоль оси сопла) длины или радиуса к В укороченном сопле одномерное течение вдоль оси имеет место лишь в области ЕОО', на участке выходного сечения С'Е параметры потока не постоянны и вектор скорости направлен под углом к оси сопла. Из-за наличия участка с неравномерными параметрами тяга камеры с укороченным соплом меньше тяги камеры с идеальным соплом, для которого принята модель одномерного течения.

Вместо характеристик ОС может быть выбрана какая-либо другая характеристика, однако чаще всего таковой является экстре. мальная характеристика ОС с заданными координатами точки С', на которой распределение параметров находится в результате решения некоторой вариационной задачи (например задачи о конту.

ре сопла заданной длины и геометрической степени расширения с минимальными потерями тяги). Параметры течения в укороченном и экстремальном соплах несколько отличаются, поэтому различаются и сами их контуры, являющиеся линиями тока. В.б. ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ С РАЗЛИЧНЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ СВОИСТВАМИ Тепловая защита стенок во многих случаях предполагает организацию низкотемпературного пристеночного слоя, например: путем создания вблизи стенок области с избытком горючего в продуктах сгорания, путем подачи генераторного газа или применения выгорающих теплозащитных покрытий и т.

п. В таких случаях в сопле происходит течение сред, обладающих различными физическими свойствами. 0 -ОБ — 05 — Ргг — Ед -02 -02 0 07 02 ЦЗ 09 00 7 Ркс. 9.9. Поле гееекаа лаукслойоого шлака Основным допущением при расчете параметров течения является предположение об отсутствии смешения слоев продуктов сгорания с различными физическими свойствами. Поэтому указанные течения являются течениями, содержащими поверхности тангенциального разрыва параметров продуктов сгорания н течения.

Типичные результаты расчета параметров двухслойных течений показаны на рис. 9.9 (значение показателя нзоэнтропы в ядре потока п=1,14, в пристеночном слое в=1,4). Обращает на себя внимание различное положение звуковой линии в слоях и вапетное различие в значениях Х в расширяющейся части сопла. !1О Если контур сопла спрофилирован в предположении течения однородной физической среды со средним показателем изоэнтропы расширения ль то при наличии двухслойного течения (ядро погода, где показатель изоэнтропы п=пб прпстепочный слой, где п=л,„ л,>лт) в окрестности угловой точки может возникать положительаый градиент давления.

Характеристики

Список файлов домашнего задания