- •Основные термодинамические параметры, понятия и законы, используемые в проектировании ла……………………………………………………...............................
- •Основные критерии подобия в теплообмене и их физический смысл……..............
- •Глава 1. Термодинамика в проектировании ла
- •1.1.Основные термодинамические параметры, понятия и законы, используемые в проектировании ркт
- •1.1.1 Введение в термодинамику[3]
- •1.1.2. Законы идеальных газов
- •1.1.2.1. Закон Бойля-Мариотта
- •1.1.2.2. Гипотеза Авогадро
- •1.1.2.3. Закон Дальтона.
- •1.1.3. Макроскопические параметры
- •Тогда универсальная газовая постоянная равна
- •Из (8) и (9) следует
- •1.1.5. Первое начало термодинамики.
- •1.1.5.1. Макроскопическая работа системы
- •1.1.5.3. Количество тепла
- •Введем новую величину – энтальпию, которая является функцией состояния и характеризует полное теплосодержание газового потока:
- •1.2. Основные критерии подобия в теплообмене и их физический смысл [4]
- •1.2.1. Число Маха
- •1.2.2. Число Рейнольдса.
- •1.2.3. Число Стантона.
- •1.2.4. Число Прандтля и Нуссельта.
- •Глава 2. Классификация изломов образующей компоновки ла и методики оценки параметров течений
- •2.1 Обратный уступ.
- •2.2. Встречный излом образующей.
- •2.3. Ферменный отсек как выемка со стенками одинаковой высоты
- •Глава 3. Влияние пограничного слоя на теплообмен в течениях на компоновках с различными изломами образующей.
- •3.1. Расчет среднемассовой температуры торможения в вихревом течении с учетом влияния толщины пограничного слоя.
- •3.2 Влияние пограничного слоя на теплообмен за обратным уступом.
- •3.3. Влияние пограничного слоя на теплообмен на встречном изломе образующей
- •3.4. Влияние пограничного слоя на теплообмен в ферменном отсеке со стенками одинаковой высоты.
- •Глава 4. Особенности теплообмена в зонах отрыва, расположенных перед боковыми блоками многоблочных компоновок.
- •3.1. Теплообмен в зоне максимальных тепловых потоков.
- •3.2. Теплообмен в отрывной зоне, расположенной вверх по потоку перед носками боковых блоков.
- •Глава 5. Тепловые потоки от струй двигателей
- •5.1. Распределение внутренней энергии молекул. Колебательная релаксация.
- •5.2. Метод расчета конвективных тепловых потоков от малых двигателей
- •5.3. Рекомендации по расчету газодинамических параметров маршевых двигателей нижних ступеней ла и расчет конвективных тепловых потоков от них [12].
- •Расчет параметров теплообмена в донной области
- •5.4. Лучистые тепловые потоки от струй двигателей.
- •5.5. Обобщения и рекомендации
- •Заключение
- •Литература
- •11. Дьяконов ю.Н., Усков в.И. Расчет сверхзвуковых струй идеального газа методом сеток. Аэродинамика больших скоростей.– м.: мгу, 1970.– (Труды института механики).
3.4. Влияние пограничного слоя на теплообмен в ферменном отсеке со стенками одинаковой высоты.
Участок задней стенки ферменного отсека вблизи точки натекания разделяющей линии тока является зоной повышенного теплообмена вследствие большого давления, соответствующего давлению за прямым скачком, и максимальной по выемке температуры торможения.
Как отмечалось выше, при наличии пограничного слоя конечной толщины перед точкой отрыва, относительная скорость на разделяющей линии тока возрастает по длине выемки и вблизи задней стенки достигает значения 0,4 [6].
=0,4
Для того чтобы провести осреднение температуры торможения потока, затекающего в ферменный отсек, нужно определить высоту r, на которой скорость составляет 0,4 от скорости внешнего невозмущенного потока для турбулентного и ламинарного течения и вычислить среднюю температуру на высоте пограничного слоя от 0 до высоты r. Воспользуемся соотношением из 2.3
Температура торможения при этом в соответствии с (25)
При этом средняя температура по высоте r определится в соответствии с формулой (
Процесс теплообмена внутри ферменного отсека, ниже разделяющей линии тока, будет определяться среднемассовой температурой в выемке при осреднении температуры по пограничному слою, ниже разделяющей линии тока .
Теплообмен в точке растекания на задней стенке ферменного отсека будет определяться температурой торможения на разделяющей линии тока Т0R .
Коэффициент теплообмена на элементах конструкции внутри ферменного отсека в предположении, что вихревое течение является турбулентным и имеет звуковую скорость.
Число Рейнольдса зависит от размера конструктивного элемента Xэфф (в качестве характерного размера использовать половину ширины конструктивного элемента). Плотность * и вязкость * являются функциями определяющей температуры Эккерта Топр* средней ниже разделяющей линии тока .
В зоне натекания разделяющей линии тока на заднюю стенку ферменного отсека коэффициент теплообмена при условии турбулентной структуры течения.Число Рейнольдса зависит от размера Xэфф (в качестве характерного размера использовать величину отхода ударной волны перед препятствием. Плотность * и вязкость * являются функциями определяющей температуры Эккерта ТопрR на разделяющей линии тока .
3.5. Влияние пограничного слоя на теплообмен в ферменных отсеках в компоновках с боковыми блоками -выемка с завышенной задней стенкой (h≤D/6).
В разделе 2.4 подробно описана структура течения и метод расчета давлений в ферменном отсеке с боковыми блоками двух конфигураций: прижатые и скругленные.
Максимальная температура торможения воздушного потока в ферменном отсеке с прижатыми боковыми блоками на поверхности стержней фермы вблизи боковых блоков может соответствовать температуре торможения в высоконапорной струйке Т0*. Но внутри ферменного отсека максимальная температура не превысит температуры, определенной для отрывной зоны перед боковыми блоками Тотр*, определяемой по формуле (34) .
На рисунке 3.5.1 представлены результаты расчетов и измерений температуры в высоконапорной струйке тока и в ферменном отсеке для многоблочной компоновки со скругленными боковыми блоками с высотой от поверхности центрального блока до точки растекания, примерно соответствующей высоте расположения точки скругления боковых блоков около 0,2 м. Расхождения в расчетных и измеренных температурах объясняются инерционностью (или массивностью) датчиков температуры среды, которые в условиях малой плотности воздушного потока при числах Маха более 4,5 больше охлаждаются через сечение электродов посредством теплопроводности, чем нагреваются воздушным потоком.
Показано, что верхним пределом температуры торможения, который может реализоваться на стрежнях фермы непосредственно в зоне действия высоконапорной струйки тока, является Т0* по формулам (26)-(33). Для температуры среды в отсеке можно воспользоваться Тотр* по формуле (34).
На рисунке 3.5.2 представлены различные температуры внутри отрывной зоны, образовавшейся перед препятствием на компоновке меньшей высотой участка, перпендикулярного потоку, h=0,15 м (то есть с более прижатыми боковыми блоками).
Для определения коэффициента теплообмена на стрежне в зоне действия высоконапорной струйки тока следует воспользоваться формулами из раздела 3.4 и температурой торможения в зоне действия высоконапорной струйки Т0*, а в качестве характерного размера использовать половину ширины стержня фермы.
Для определения параметров теплообмена на любом элементе, расположенном внутри ферменного отсека следует воспользоваться формулами из раздела 3.4, температурой торможения в отсеке Тотр*, а в качестве характерного размера использовать половину ширины конструктивного элемента.
Рис.3.5.1. Температуры в отрывной зоне внутри ферменного отсека: результаты расчетов и измерений (компоновка со скругленными боковыми блоками)
Рис. 3.5.2. Результаты расчетов и измерений температуры торможения в различных частях ферменного отсека при наличии боковых блоков (компоновка с прижатыми блоками).