Министерство образования и науки РФ
Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
Аэрокосмический факультет
Кафедра «РКТ и ЭУ»
Бачев Н.Л. Лапин И.Н.
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы
«Выбор оптимального сопла на заданное значение тяги»
По дисциплине «Механика жидкости и газа»
Пермь 2011
Исходные данные
- тяга на расчетном режиме работы сопла;
- давление в камере сгорания;
- давление на срезе сопла;
- температура продуктов сгорания в
камере;
- показатель адиабаты продуктов сгорания;
- газовая постоянная продуктов сгорания;
- поверхностная плотность сопла;
Параметры проектируемого сопла
Параметры на срезе:
По таблицам газодинамических функций
определяем
,
,
,
.
В таблицах для заданного показателя
адиабаты k приведены
значения газодинамических функций:
в критическом сечении при
(выделенная жирным шрифтом строка)для дозвуковой части значения газодинамических функций приведены выше строки для критического сечения
для сверхзвуковой части – ниже
необходимо учитывать степень десятки, на которую домножаются значения в таблице. (0.0068 * 10-2)
Геометрическая степень расширения:
Теоретический коэффициент тяги в пустоте:
Действительный коэффициент тяги в пустоте:
,
где коэффициент совершенства сопла
.
Действительный коэффициент тяги в атмосфере на расчетном режиме:
Площадь критического сечения:
Радиус критического сечения:
Радиус на срезе сопла:
Дозвуковая часть сопла
Назначаем площадь поперечного сечения камеры:
Радиус камеры сгорания:
Назначаем радиус окружности
Назначаем радиус окружности
Коэффициент входных потерь:
,
где
Коэффициент сжимаемости:
,
где
и
определяем по таблицам газодинамических
функций.
Коэффициент расхода сопла:
Уточняем радиус критического сечения
Уточняем радиус окружности .
Графическое построение дозвуковой части методом сопряжения окружностей с радиусами
и
выполняется на миллиметровке(либо в
чертежных программах КОМПАС, AUTOCAD). Для
этого параллельным переносом совместить
окружности до их касания.
Профиль дозвуковой части
Таблица заполняется исходя из графического построения дозвуковой части построенной в пункте 3.10
Таблица №1
Профиль дозвуковой части в размерном и безразмерном виде.
№ сечения |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
,
м
,
м
Семейство базовых и укороченных сопел. Выбор оптимального сопла из семейства укороченных.
Используя таблицы В.Д. Курпатенкова
(приложение 1), подбираем 5 укороченных
сопел с одинаковыми
и разными углами не параллельности
.
Для каждого укороченного сопла определяем
полное сопло при
.
Т.к. в таблице отсутствуют значения
,
равные подсчитанному, используем метод
интерполяции для подсчёта значений
,
,
а также
и
для полного сопла:
При условии, что подсчитанное значение
лежит между табличными значениями
и
,
и остальные параметры соответственно.
Например, подберём значение параметров
при
и
и k = 1.15. В таблице
для k = 1,15 и
найдём значения
,
между которыми находится заданное в
условии
- это 4,4120 и 5,2074.
Получим:
= 4,4120
=
5,2074
В этих двух строках таблицы также находим значения из столбца и значения :
= 14,641
=
17,722
=
0,5044
=
0,5360
Подставляя в формулу значения, получаем:
16,872
=
0,5273
Подберём значения
параметров полного сопла. В таблице для
k
= 1,15 и
найдём значения
,
между которыми находится подсчитанное
выше
=
16,872. Получим:
= 14,229 = 17,497
В этих двух строках таблицы также находим значения из столбца :
= 3,3242 = 3,9203
Подставляя в формулу значения, получаем:
3,8063
Фрагмент таблицы, заполненной подсчитанными значениями:
№ сопла |
Укороченное сопло,
|
Полное сопло,
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
8 |
4,998 |
16,872 |
0,5273 |
3,8063 |
16,872 |
,
рад
Параметры для остальных укороченных
сопел с углами
=
12, 16, 20, 24 и соответствующим им полным
соплам находятся аналогично и заносятся
в таблицу 2.
Таблица № 2
№ сопла |
Укороченное сопло, |
Полное сопло, |
||||
|
|
|
, рад |
|
|
|
1 |
8 |
|
|
|
|
|
2 |
12 |
|
|
|
|
|
3 |
16 |
|
|
|
|
|
4 |
20 |
|
|
|
|
|
5 |
24 |
|
|
|
|
|