Министерство образования и науки Российской Федерации

Самарский Государственный Аэрокосмический Университет

имени академика С. П. Королева

Кафедра теплотехники и тепловых двигателей

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе: «расчет параметров идеального газового потока в камере ракетного двигателя» по дисциплине «Механика жидкостей и газов»

Вариант №1

Выполнил:

студент гр. 2301

Адарчук Н.А.

Научный руководитель:

к.т.н. Диденко А. А.

Самара, 2010г.

Реферат

Курсовая работа.

Пояснительная записка: 50 стр., 5 рис., 4 таблиц, 3 приложения, 3 источника.

Графическая документация: 1 лист формата A3.

КАНАЛ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ, ПРОФИЛЬ СВЕРХЗВУКОВОГО СОПЛА, КРИТИЧЕСКОЕ СЕЧЕНИЕ, СОПЛО ЛАВАЛЯ, ДАВЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРА, СКОРОСТЬ, РАСХОД, ПРЯМОЙ СКАЧОК УПЛОТНЕНИЯ, СТРУЯ ГАЗА, РАДИУС СЕЧЕНИЯ СОПЛА, ГАЗОВЫЙ ПОТОК, ДОЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА, ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ.

В данной курсовой работе выполнены расчеты геометрических параметров камеры ракетного двигателя, параметров идеального газового потока в камере ракетного двигателя, схема которого представлена в приложении, построены графики изменения основных величин.

Газовый поток поступает в сверхзвуковое сопло с начальным сечением 0, узким сечениему, выходным сечениемa, площади которых равны соответственноS₀,S_у,S_a. Из сопла газ вытекает во внешнюю среду, давление в которой равно(исходная постановка задачи) иПа (второй вариант расчетов).

Задание

Допущения

Газ идеальный, невязкий. Течение газа в сопле сплошное, стационарное, энергоизолированное. Расход в каждом сечении одинаковый. В сечении 0 – дозвуковой газовый поток_.Скачок уплотнения в газовом потоке прямой и энергоизолированный. Из канала газовый поток вытекает в окружающую среду с давлением равным давлению наружному (p_a=p_н). Живые сечения считать плоскими сечениями, нормальными оси потока (оси сопла).

Рассчитываемые режимы газового потока

В курсовой работе рассчитываются следующие режимы идеального потока в сверхзвуковом сопле:

1) Расчетный режим течения газа, соответствующий сверхзвуковому соплу (соплу Лаваля).

2) Нерасчетный режим течения газа, соответствующий сверхзвуковому соплу со скачком уплотнения в выходном сечении a.

3) Нерасчетный режим течения газа, соответствующий сверхзвуковому соплу со скачком уплотнения в сечении 5.

4) Нерасчетный режим течения газа, соответствующий сверхзвуковому соплу со скачком уплотнения в сечении 4.

5) Дозвуковое течение газа по всему каналу, но при критическом состоянии газового потока в узком сечении (λ_у= 1).

Задача решается в двух постановках:

1) Исходная: давление во внешней среде равно давлению в выходном сечении сопла ().

2) Второй вариант расчёта: давление во внешней среде равно Па

().

Исходные данные:

к = 1,33r_y= 61

R= 288 Дж/кгкr_k= 1,7

р₀ = 5 МПаr_a= 1,71

Т₀^*= 293 Кx_a= 3,93

Т_к^*= 2800 Кβ_a= 3 ͦ

S₀= 0,3β_y = 17 ͦ

Содержани

РЕФЕРАТ 2

ЗАДАНИЕ 3

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СИМВОЛЫ 5

1. Построение профиля камеры ракетного двигателя. 6

2. Расчёт первого варианта газового потока. 7

3. Расчёт второго варианта газового потока. 23

4. Расчёт третьего варианта газового потока. 24

5. Расчёт четвёртого варианта газового потока. 28

6. Расчёт пятого варианта газового потока. 34

7. Расчёт импульсов газового потока. 39

8. Расчёт сил и тяги. 41

Заключение 43

Список используемых источников 44

РЕФЕРАТ 2

ЗАДАНИЕ 3

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СИМВОЛЫ 3

1. Построение профиля камеры ракетного двигателя. 7

2. Расчёт первого варианта газового потока. 8

3. Расчёт второго варианта газового потока. 23

4. Расчёт третьего варианта газового потока. 25

5. Расчёт четвёртого варианта газового потока. 28

6. Расчёт пятого варианта газового потока. 33

7. Расчёт импульсов газового потока. 3

8. Расчёт сил и тяги. 39

Заключение 41

Список используемых источников 42

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 43

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 46

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 58

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СИМВОЛЫ

r – радиус, мм

S – площадь, мм²

q – газодинамическая функция расхода или приведенный расход

λ – приведенная скорость

M – число Маха

τ – ГДФ температуры

π – ГДФ давления

 – ГДФ плотности

T* – температура торможения, К

T – статическая температура, К

p* – давление торможения, Па

p – статическое давление, Па

ρ* – плотность торможения, кг/м³

ρ – статическая плотность, кг/м³

a_кр – критическая скорость звука, м/с

a – местная скорость звука, м/с

c – скорость газового потока, м/с

G – расход газового потока, кг/с

ƒ – ГДФ импульса

p_н – давление во внешней среде, Па

Ф – импульс газового потока, Н

σ_п – коэффициент изменения давления в прямом скачке уплотнения

σ_в.р. – коэффициент изменения давления при внезапном расширении

σ_Т – коэффициент изменения давления при подводе теплоты

P_0-у – сила воздействия газового потока на дозвуковую часть сопла, Н

P_у-a – сила воздействия газового потока на сверхзвуковую часть сопла, Н

P_0-a – сила воздействия газового потока на сопло в целом, Н

P_внут. – внутренняя составляющая полной тяги, Н

P_нар. – наружная составляющая полной тяги, Н

P – полная тяга двигателя, Н