Контрольные вопросы

1. От каких параметров зависит величина скорости звука?

2. Как влияет давление и температура в ресивере р₀ и Т₀ на параметры истечения (V_a, р_a, )?

3. От чего зависит величина числа Маха для данного сопла?

4. Как определить давление р₀ для расчетного режима истечения?

5. Описать возможные режимы истечения из сопла.

6. Границы применяемости уравнения Бернулли.

7. Какие уравнения сохранения применяются в расчетной части работы?

8. При каком условии в сопле устанавливается V = а?

9. Объяснить расхождение результатов теоретического расчета с экспериментальными данными.

назад

Лабораторная работа № 3

Определение тяги сверхзвукового сопла на различных режимах работы Цель работы

1. Экспериментально исследовать влияние режима сопла на величину тяги.

2. Оценить пределы применения методики расчета в случае отрыва потока от стенок сопла.

3. Сравнить результаты расчета с экспериментальными данными.

Оборудование

Рис. 28. Измеритель тяги сопла

Схема установки для измерения тяги сверхзвуковых сопл (мендоза) представлена на рис. 28. Конструктивно мендоза состоит из трех частей: переходного узла (а), измерительного устройства (б) и соплового блока (в). С помощью переходного узла мендозу устанавливают на присоединительном фланце форкамеры газодинамического стенда 1. Воздух высокого давления из форкамеры стенда подают по двум гибким стальным рукавам 2 в ресивер соплового блока, имеющего сменные сопловые насадки 3. Сопловой блок закрепляют на измерительном устройстве, представляющем собой крестообразную упругую балку 4, выполненную совместно с присоединительным кольцом. Силовые упругие элементы этой балки конструктивно выполнены так, что они имеют наименьшую жесткость относительно продольной оси сопла. При приложении нагрузки вдоль этой оси возникает наибольшая деформация упругого элемента. Измерение этой деформации производится с помощью тензодатчиков. Датчики, наклеенные на противоположные стороны упругих элементов, включены в смежные плечи моста. Изгиб упругих элементов измерительной балки под действием тяги вызывает дисбаланс моста, электрический сигнал которого пропорционален величине действующей тяги. Для перевода электрических сигналов в величины сил производится тарировка измерительного устройства с целью получения тарировочных коэффициентов. Умножая полученные в эксперименте данные на тарировочные коэффициенты, получаем величины сил в ньютонах.

Порядок выполнения работы

1. Измерить геометрические параметры исследуемого сверхзвукового сопла: диаметр критического сечения d_кр, диаметр среза сопла d_a и угол полураствора .

2. Сопло закрепить в сопловом блоке мендозы.

3. С помощью газодинамических таблиц определить давление р₀, соответствующее расчетному режиму работы данного сопла и число Маха на срезе M_a.

4. С пульта управления в ресивер соплового блока подать давление р₀, соответствующее различным режимам работы сопла, и произвести измерение тяги.

Порядок проведения вычислений

1. Определить величину тяги на расчетном режиме работы сопла по зависимости R = p_aF_akM²_a

2. Определить давление р₁ перед скачком уплотнения в данном сопле по зависимости

,

где = 0,017 – 0,085 (при 10⁰), или = 0,095 (0,2 – 1)^0,5 (при > 10⁰) ( подставляется в формулы в градусах).

3. Определить число Маха перед точкой отрыва М₁ по зависимости

или с помощью газодинамических таблиц по отношению давлений р₁/р₀.

4. Определить давления р₀, соответствующие работе сопла на режимах перерасширения с отрывом. В тех случаях истечения, когда отношение М₁/М_а < 0.92, в сопле будет наблюдаться течение с отрывом пограничного слоя в результате наличия в сопле скачка уплотнения.

5. Значение числа Маха за точкой отрыва найти по экспериментальной зависимости

.

6. Давление за скачком уплотнения определить по формуле

.

7. С использованием газодинамических таблиц по значениям М₁ и М₂ определить площади проходных сечений перед скачком уплотнения F₁ и за ним – F₂.

8. Рассчитать величину тяги на режиме работы сопла с отрывом пограничного слоя

.

9. Определить тягу сопла на режимах недорасширения и перерасширения без отрыва:

.

10. Определить коэффициент тяги сопла: C_R = R/p₀F_кр .

11. Резудьтаты расчета и эксперимента занести в соответствующие таблицы.

Таблица 4

Расчетный режим

p0	pa	Fa	Ma	R = kpaFaMa2	cR
Па	Па	м2		Н

Таблица 5

Режимы недорасширения и перерасширения

p0	pa	Fa	Ma	R=paFa(1+kMa2) – pнFa	cR
Па	Па	м2		Н

Таблица 6

Режимы перерасширения с отрывом

p0

pa

p1

p2

F1

F2

Fa

M1

M2

p1F1* (1+kM12)

0,5(p1+p2)*(F2 – F1)

0,5(pa+p2)*(Fa–F2)

R

cR

Па

Па

Па

Па

м2

м2

м2

Н

Н

Н

Н

12. Построить графическую зависимость C_R = f(p₀ / p_{0 расч}).