33.Основные особенности 2-х фазного течения. Потери удельного импульса в сопле: их классификация, физические процессы их обуславливающие.

Для повышения энергетики и повышения стабильности акустических процессов в камере РДТТ в твердое ракетное топливо вводят метал алюминий до 20%. В продуктах сгорания алюминия присутствуют в виде окислов(40%) от всей массы продуктов сгорания. Твердая фаза присутствует в виде микрочастиц. Размер частиц 0.5-2 мкм. По мере течения потока по соплу происходит укрупнение частиц до 5-8 мкм. Смешивание твердых и жидких частиц накладывает некоторые особенности на поток:

1. Многоскоростной(твердые частицы будут отставать от газа, а газ за счет аэродинамических сил будет увлекать частицы). За счет геометрического фактора F/Fкр. мы воздействуем на газовый поток изменяя его скорость следовательно воздействуем на частицы(тяжелые частицы больше отстают от газового потока чем легких).

2. Поток является многотемпературным. В начальный момент жидкая частица имеет туже самую температуру, что и температура газа, воздействует геометрическим фактором. В сопле мы снижаем температуру газа в силу того, что имеется разная температура частицы и газа возникает конвективный теплообмен, интенсивность которого зависит от разности скоростей частицы и газа.

Температура частицы определяется интенсивностью теплообмена с одной стороны и температуры газа. Частица более нагрета чем газ по мере движения по соплу.

3. Профиль сопла имеет криволинейную форму периферийных линий тока так же криволинейны. В сило криволинейности течения на частицы действует центробежная сила. Для дозвуковой частицы сопла центробежные силы направлены к оси, сверхзвуковые от сопла. Чем больше масса частицы, тем больше центробежная сила частиц, что приводит к сепарации частиц. Сверхзвуковой части сопла газ подвергается радиальному расширению и частицы выносятся на стенку сопла. Профилирование сопла исключают попадание твердой фазы на стенки.

т.m- точка сопряжения окружностиR1 и параболы или точка перегиба

α_m-угол входа в сверхзвуковую часть сопла. α_m=1/3(Ma);

Чем больше угол α_mтем интенсивней радиальное истечение газа α_aдля чистого газа принимается 3-5^о чем меньше угол α_aтем вероятнее твердой фазы со стенкой. Для исключения взаимодействия твердой фазы со стенкой α_m↓ и α_a– необходимо следовательно приводим к какой то форме сопла. ε =0,3d=5 мкм α_m=25^о α_a =8^о; рекомендуемый α_m=25^о α_m=(12 ^о -15 ^о). Если α_a=21^о, то полностью исключается взаимодействие твердой фазы со стенкой сопла.

Потери единичного импульса:

Потери в сопле:1.На неравномерность потока.2.На трение.3.на твердую фазу.( а).Потери связанные с затратой энергии газа на разгон частиц. б). Выброс более нагретых частиц со среза сопла. в). Соударение частиц между собой и со стенкой). 4.на неравномерность процесса.

I_уд=I_удпд _к_с

I_удпд– идеальное значение удельного импульса, именуемое также термодинамическим. Оно соответствует величине импульса при полном отсутствии потерь (_к=_с= 1) , а последнее определяется как значение идеальной удельной тяги при давлении в камере сгорания равном среднеинтегральному давлению за полный период работы ДУ или давлению на стационарном участке.

I_удпдопределяется на основе термо-кого расчета или с использованием газодинамических функций.

_к- коэффициент внутрикамерных потерь

_с- потери удельного импульса в сопле.

34. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ. СКОРОСТНАЯ И СВЯЗНАЯ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ. УГОЛ АТАКИ И УГОЛ СКОЛЬЖЕНИЯ. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ И МОМЕНТЫ: ИХ НАЗВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФОРМУЛЫ. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ.

Физические причины возникновения аэродинамических (АД) сил.

Первая причина: распределенное давление. Набегающий на тело поток должен деформироваться. Рассмотрим струю жидкости, протекающую вблизи тела. В результате получаем, что жидкость течет в канале переменного сечения. При движении к точке, С площадь проходного сечения канала уменьшается. Точка В – передний центр торможения.

- давление торможения (максимальное)

Допустим, что в точке С не достигли кризиса течения сужение рассматриваемого канала будет являться трубкой Вентури. При движении к точке С, а статическое давление. За точкой С скорость, а статическое давление. Распределение давления удобно контролировать через коэффициент давления:

Газ несжимаем:

Коэффициент давления в точке С:

При обтекании сферы(W_C2W_). Вторая природа возникновения АД сил состоит в том, что на поверхности тела действуют тангенциальные напряжения_W(сила трения). Если проинтегрируем_Wпо всей поверхности обтекаемого тела, получим некоторую результирующую, которая будет иметь определенную линию действия. Точка пересечения вектора полной АД силы с осью симметрии тела или строительной осью называется центром давления. Если центр давления не совпадает с центром масс, возникает АД момент.- полная аэродинамическая сила

Основные системы координат (СК).

Ваэродинамике используются две основные системы координат: связная (СвСК) и скоростная (СкСК).OX₁Y₁Z₁– СвСК является подвижной инерциальной СК; начало в ц.м. ЛА, ОХ₁вдоль продольной оси ракеты от хвоста к голове,OY₁в вертикальной плоскости симметрии ЛА (плоскостиI,IIстабилизатора),OZ₁дополняет систему доправы.- угол атаки,- угол скольжения,,.

Х – сила лобового сопротивления

Y– подъемная сила

Z– боковая сила

X₁– продольная сила (тангенциальная)

Y₁– нормальная сила

Z₁– поперечная сила

М_Х– момент крена ()

М_Y– момент рысканья ()

М_Z– момент тангажа ()

Угол между плоскостью Х₁ОY₁и вертикальной плоскостью стрельбыM_Z>0, если он увеличивает;M_Y>0, если он увеличивает;M_Х>0, если он увеличивает.

Демпфирующий момент.

При вращении ЛА относительно вектора скорости возникает демпфирующий момент (ДМ), который всегда направлен против причины, вызывающей вращение.

ДМ определяет важнейшие свойства ЛА и определяет качество переходного процесса. В зависимости от глубины аэродинамического расчета зависит количество необходимых аэродинамических коэффициентов .