2.6.16. Модуль узла типа “эжектор”. Устройство перепуска или камера смешения 2. Подпрограмма egect

Алгоритм данного модуля предназначен для моделирования рабочих процессов, происходящих в устройствах типа “эжектор” (при эжекции атмосферного воздуха), устройствах, организующих перепуск газа (воздуха) из одного контура двигателя в другой, а также в устройствах типа камеры смешения. Рабочие процессы, происходящие в этих устройствах, во многом аналогичны, поэтому их описание реализовано в едином алгоритме. В отличие от похожего алгоритма модуля узла типа “камера смешения 1” данный алгоритм допускает возможность расчета процессов смешения двух газовых потоков при сверхкритическом перепаде в одном из входных сечений камеры смешения. Камера смешения во всех случаях считается цилиндрической.

В алгоритме модуля предусмотрено использование характеристики вида s = f (x), позволяющей учесть дополнительные потери полного давления с учетом их изменения по режимам работы.

Входные данные модуля делятся на три части.

1. Значения текущих параметров газовых потоков на входе в эти устройства, которые считываются в зависимости от значения разрядов С и D условного номера узла из группы 21000 – 25000 или из группы 5000 массива А (при расчете эжектора). В число этих параметров входят:

– температура и давление торможения на входе в узел;

G_i – расход газа (воздуха) на входе в узел;

q_ni – относительный расход топлива на входе в узел;

– энтальпия и энтропия торможения на входе в узел.

Индекс i определяет номер контура и принимает значение в зависимости от значений разрядов С и D – условного номера узла.

2. Параметры узла. Передаются через массив А в составе информационной подгруппы 12ВС100, где В при расчете эжектора может принимать значения 0, 1, 2, при расчете устройства перепуска 3, 4, 5, 6, 7, а при расчете камеры смешения 8, 9.

3. Характеристики узла. Передаются в подпрограмму через массив А в составе подгруппы 12ВС300.

Выходные данные этого модуля делятся на две части.

1. Текущие значения параметров газа после смешения на выходе из данного узла и передаваемые последующему модулю по каналам передачи информации типа “контур” (т.е. через группы 21000 – 25000 массива А). Запись значений этих параметров в одну из этих групп осуществляется в зависимости от значений разрядов С и D условного номера узла. В число этих параметров входят:

– температура и давление торможения на выходе из узла;

G₂ – расход газа на выходе из узла;

q_n2 – относительный расход топлива на выходе из узла;

– энтальпия и энтропия торможения на выходе из узла.

2. Результаты расчета данного узла. Переписываются в информационную подгруппу результатов модуля 12ВС200.

Описание алгоритма.

Поскольку в данном алгоритме реализована возможность расчета всех трех устройств, то выбор последовательности расчета по алгоритму определяется заданием соответствующих значений разрядов В, C и D в условном номере узла NY = ABCD.

При расчете эжектора разряд С – номенклатура двигателя, через который проводится активный (эжектирующий) поток газа, а D = 0 означает, что пассивный (эжектируемый) поток подводится из атмосферы. При расчете устройства перепуска разряд С указывает на номер контура двигателя, в который осуществляется перепуск газа из контура с номером D. При расчете камеры смешения разряд С указывает на номер контура основного потока и одновременно номер контура, по которому будет направлена смесь газов. Разряд в этом случае указывает на номер контура, по которому к камере смешения подводится подмешиваемый поток газа.

Определяются площади проходных сечений на входе в узел:

; (2.367)

F_D = F₂ – F_с. (2.368)

Рассчитывается устройство перепуска (2 < В £ 7). Переменная iTiP принимает значение 2. Корректируется значение расхода G_D.

G_D = G_D n ,

WPAR (3, 2) = G_D. (2.369)

Корректируется значение параметра

n = WPAR (3, 2) / WPAR (3, 1) . (2.370)

Рассчитывается эжектор (В2). Переменная принимает значение 1. Определяется значение расхода

G_D = WPAR (3, 1)n. (2.371)

Если перед активным соплом (контур С) осуществляется впрыск охлаждающей жидкости, о чем свидетельствует dТ > 0, то уточняется значение температуры :

– dТ . (2.372)

Уточняются значения .

Определяется суммарный подошедший расход газа

G_1S = G_с + G_D , (2.373)

где G_с = WPAR (3, 1), G_D = WPAR (3, 2).

Номер активного контура iA принимает значение 1, т.е. контур С, а пассивного – iPA = 2.

Проверяется условие

Ú iT iР = 1. (2.374)

Если условие выполняется, активным будет считаться контур D.

Определяются:

- критическая температура

,

- энтальпия

,

- газовая постоянная ,

где = WPAR (2, iA), = WPAR (4, iA).

Критическая скорость истечения из активного сопла

. (2.375)

Рассчитываются параметры пассивного потока.

Газовая постоянная:

, R_п ® WPAR (7, iPA),

где q_тп = WPAR (4, iPA).

Затем с помощью подпрограммы BSP по заданным значениям определяются статические и критические параметры.

За статическое давление активного потока принимается статическое давление пассивного потока, т.е.

Р_а = Р = WPAR (10, iPA). (2.376)

Давление по заторможенным параметрам

= WPAR (2, iA).

Энтропия по заторможенным параметрам

= WPAR (6, iA).

Газовая постоянная

= WPAR (7, iA).

Площадь проходного сечения

F_а = WPAR (8, iA).

Затем определяется энтропия по статическим параметрам

, (2.377)

после чего с помощью подпрограммы FUNKZI рассчитываются:

• статическая температура ;

• статическая энтальпия ;

• скорость истечения

. (2.378)

Уточняются параметры активного сопла, работающего в критическом режиме.

С_а = ;

Т_а = .

Определяется энтропия

S_а = f .

По уравнению адиабаты уточняется давление:

. (2.379)

Определяется расход газа, пропускаемый через активное сопло

. (2.380)

Рассчитывается камера смешения.

Определяется значение n:

n = WPAR (3, iPA) / WPAR (3, iA). (2.381)

Проводят расчет параметров смеси.

Энтальпия по заторможенным параметрам

. (2.382)

Относительный расход топлива

. (2.383)

Определяется:

- газовая постоянная

,

- температура торможения

,

- энтропия по заторможенным параметрам

,

- критическая температура:

,

- критическая энтальпия

,

- критическая скорость

, (2.384)

- скорость смеси

, (2.385)

- энтальпия по статическим параметрам

, (2.386)

- статическая температура

,

- энтропия по статическим параметрам

,

- суммарный подошедший расход газа

G_см = G_а + G_п , (2.387)

где

G_а = WPAR (3, iA), G_п = WPAR (3, iРA),

вспомогательный параметр

, (2.388)

суммарный импульс смеси газов

JS = G_см с_см + PF ·10⁶ . (2.389)

Потребная площадь выходного сечения камеры смешения узла

. (2.390)

Проводится расчет при запирании сопла пассивного потока.

;

с_см = l_смс_акр ; (2.391)

; (2.392)

R_см = R_а; = ;

;

;

; (2.393)

. (2.394)

Расчет при критическом истечении из активного сопла

. (2.395)

Если P_а > P_max , то

P_а = 0,9P_max . (2.396)

Определение критического давления в пассивном потоке

, (2.397)

где = WPAR (5, iPA); C_кр.п = WPAR (12, iPA).

Критическая температура

,

энтропия

,

критическое давление (уравнение адиабаты)

, (2.398)

Р_min = Р_кр.п . (2.399)

Определяется статическое давление смеси газов на выходе из камеры смешения

. (2.400)

Давление заторможенного потока смеси

. (2.401)

Решение системы уравнений при расчете статического давления в сечении выравнивания статических давлений двух потоков.

В основе метода решения лежит комбинация методов Ньютона, дихотомии и штрафных функций. В процессе решения уточняются статические давления двух потоков и значение суммарной потребной площади F_2р. В качестве исходного статического давления принимается статическое давление активного потока Р_а в пределах границ его изменения от Р_min до Р_max, определяемых по формулам (2.395 и 2.399).