Расчёт импульсов газового потока

Рассчитаем значения газодинамической функции «f» и количества движения газового потока «Ф» по формулам:

кН.

Соответственно просчитаем и в других сечениях:

кН.

кН Первый вариант:

кН Второй вариант:

кН Третий вариант:

кН Четвертый вариант:

кН Пятый вариант:

кН.

Расчёт сил и тяги

Рассчитаем коэффициенты давления торможения для вариантов работы камеры сгорания 1−5:

Коэффициенты давления торможения у_Р были получены ранее.

Определяем значения p_H из условия, что в любом дозвуковом потоке при истечении во внешнюю среду давление равно p_H:

Значения сил P_0-k и P_k-y для всех вариантов одинаковы и равны:

Остальные силы найдем по формулам:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрено поведение газа в канале переменного сечения на сверхзвуковых и дозвуковых режимах, со скачками уплотнения и без них. Вычерчено сечение канала. В результате работы имеем значения основных параметров газового потока, величину расхода по сечениям канала, значения скоростей газовой струи, значения сил взаимодействия потока со стенками сопла. Все данные занесены в таблицы. Построены графики зависимостей основных характеристик потока от сечения, а также графики зависимостей скорости потока в выходном сечении и сил взаимодействия потока со стенками канала.

По длине сопла температура торможения остаётся постоянной для всех вариантов расчета. Статическая температура: в первом варианте уменьшается плавно и достигает минимального значения в сечении а,; во втором, третьем и четвёртом вариантах температура скачкообразно возрастает из-за наличия прямого скачка уплотнения (ПСУ) и приближается к температуре торможения; в пятом варианте температура уменьшается, затем в сечении y начинает расти, приближаясь к температуре торможения.

По длине сопла давление торможения остаётся постоянным для первого и пятого вариантов расчета. Во втором, третьем и четвёртом вариантах скачкообразно уменьшается, из-за ПСУ, минимальное значение достигается во втором варианте. Статическое давление: в первом варианте уменьшается плавно и достигает минимума в сечении, а во втором, третьем и четвертом вариантах скачкообразно возрастает и стремится к давлению торможения; в пятом варианте давление уменьшается, затем в сечении у начинает расти, приближаясь к давлению торможения .

По длине сопла плотность торможения остаётся постоянной для первого и пятого вариантов расчета. Во втором, третьем и четвёртом вариантах скачкообразно уменьшается из-за ПСУ; минимальное значение достигается во втором варианте в сечении, а. Плотность: во втором, третьем и четвертом вариантах скачкообразно возрастает из-за ПСУ и приближается к плотности заторможенного потока; в пятом варианте плотность уменьшается до сечения y, а затем плавно возрастает и приближается к давлению заторможенного потока.

Скорость потока в первом варианте плавно увеличивается и достигает максимального значения в сечении, а; во втором, третьем и четвертом вариантах скорость убывает скачкообразно из-за наличия ПСУ; в пятом варианте скорость растёт до сечения y, а затем убывает до дозвукового значения .

Скорость истечения газа из выходного сечения в первом варианте наибольшая, а во втором, третьем, четвертом и пятом вариантах убывает.

Силы, действующие в канале, остаются постоянными в первом и втором вариантах, затем в третьем, четвертом и пятом вариантах возрастают. Тяга двигателя в первом варианте наибольшая Р = 38,096кН, затем во втором резко убывает Р = 9,022кН.

В третьем, четвертом и пятом вариантах убывает плавно.

Из полученных графиков видно резкое изменение параметров газового потока на нерасчетных режимах при наличии скачков уплотнения. Нерасчетные режимы являются нежелательными для сверхзвукового сопла.