Власов МЖГ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Дисциплина «Механика жидкости и газа»

Расчетно-графическая работа

«Выбор оптимального сопла на заданное значение тяги»

Выполнил: Власов А.Б.

Группа: ЭМСз – 12

Проверил: Лапин И.Н.

Пермь 2015

1. 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;

№ варианта	(Н)	Па	Па	K		R Дж/кг К	гр/см^2
2	1,7*10^6	1,4*10^7	0,7*10^5	3400	1,24	352	37,3

2. Параметры проектируемого сопла

   1. Параметры на срезе:

По таблицам газодинамических функций определяем , , , .

2. Геометрическая степень расширения:

3. Теоретический коэффициент тяги в пустоте:

4. Действительный коэффициент тяги в пустоте:

,

где коэффициент совершенства сопла

5. Действительный коэффициент тяги в атмосфере на расчетном режиме:

6. Площадь критического сечения:

м2

7. Радиус критического сечения:

м

8. Радиус на срезе сопла:

м

3. Дозвуковая часть сопла

1. Назначаем площадь поперечного сечения камеры:

м2

2. Радиус камеры сгорания:

м

3. Назначаем радиус окружности

4. Назначаем радиус окружности

5. Коэффициент входных потерь:

, где

6. Коэффициент сжимаемости:

,

где и определяем по таблицам газодинамических функций.

7. Коэффициент расхода сопла:

8. Уточняем радиус критического сечения

м

9. Уточняем радиус окружности м

10. Графическое построение дозвуковой части методом сопряжения окружностей с радиусами и (рис. 1).

Рис.1

11. Профиль дозвуковой части (рис.2)

Рис. 2

Профиль дозвуковой части в размерном и безразмерном виде.

№ сечения	, м	, м
1	0	0,20	0	1,1111
2	0,07	0,19	0,388	1,05
3	0,13	0,15	0,722	0,833
4	0,20	0,11	1,1111	0,61
5	0,23	0,11	1,28	0,61

12. Теоретическое значение характеристической скорости:

м/с

где

13. Теоретическое значение коэффициента тяги на расчетном режиме работы сопла

14. Теоретическое значение удельного импульса на расчетном режиме работы сопла

15. Назначаем коэффициент совершенства камеры:

=0,98 для ЖРД

16. Действительное значение характеристической скорости:

м/с

4. Профилирование сверхзвуковой части сопла методом парабол (рис.3)

Рис.3

1. Профиль сверхзвуковой части в размерном и безразмерном виде

№ сечения	, м	, м
5	0,28	0,17	1,75	1,0625
6	0,31	0,3	1,9375	1,875
7	0,62	0,41	3,875	2,5625
8	0,93	0,52	5,8125	3,25
9	1,24	0,61	7,75	3,8125
10	1,55	0,68	9,6875	4,25

5. Таблица общего профиля

№ сечения	, м	, м
1	0	0,29	0	1,8125
2	0,07	0,28	0,4375	1,75
3	0,14	0,25	0,875	1,5625
4	0,21	0,2	1,3125	1,25
5	0,28	0,17	1,75	1,0625
6	0,31	0,3	1,9375	1,875
7	0,62	0,41	3,875	2,5625
8	0,93	0,52	5,8125	3,25
9	1,24	0,61	7,75	3,8125
10	1,55	0,68	9,6875	4,25

1. Общий профиль (рис.4)

Рис.4

6. Изменение параметров потока вдоль сопла.

№ сеч	x, м		M				Р,Па
1	0	0,19	0,17911	0,98003	0,99585	0,98412	127,4039	3286,305	10,70949	1224,316	219,2872
2	0,07	0,21	0,19805	0,97565	0,99493	0,98063	126,8345	3283,269	10,67151	1223,75	242,3637
3	0,14	0,26	0,24554	0,96287	0,99222	0,97042	125,1731	3274,326	10,5604	1222,082	300,0701
4	0,21	0,44	0,4186	0,89659	0,97773	0,91701	116,5567	3226,509	9,979178	1213,126	507,8146
5	0,28	1	1	0,55306	0,88496	0,62496	71,8978	2920,368	6,801002	1154,14	1154,14
6	0,31	2,02	2,6088	0,046353	0,53057	0,087363	6,02589	1750,881	0,95071	893,6509	2331,356
7	0,62	2,2	3,1088	0,019378	0,44318	0,043724	2,51914	1462,494	0,475818	816,7452	2539,098
8	0,93	2,31	3,4972	0,009346	0,38611	0,02573	1,21498	1274,163	0,280002	762,3459	2666,076
9	0,24	2,37	3,7482	0,0065052	0,35381	0,018386	0,845676	1167,573	0,200082	729,7626	2735,296
10	1,55	2,41	3,9358	0,0047761	0,33181	0,014364	0,620893	1094,973	0,156313	706,71	2781,469

1. Газодинамическая функция

где - координата y в безразмерном виде для данного сечения.

2. По таблицам газодинамических функций определяем , M, , , для сверхзвука.

3. Давление, температура и плотность в любом сечении сопла:

; ; ;

где и берутся из условия, а

4. Местная скорость звука .

5. Критическая скорость звука .

6. Скорость потока в любом сечении сопла:

или

7. Параметры заторможенного потока

; ; ;

7. Графические зависимости:

Изменение давления по длине сопла

Изменение температуры по длине сопла

Изменение плотности по длине сопла

Изменение , М по длине сопла

Изменение скорости по длине сопла