МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
МАИ
Кафедра 201
Расчетно-графическая работа по дисциплине «Механика жидкости и газов»: «Приближенный газодинамический расчет сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (спврд)»
Выполнил: студент гр.02-316
Ширяева А.В.
Принял: Зуев Ю.В.
Москва
2010 г.
Параметры невозмущенного потока на входе в двигатель обозначаются индексом Н, параметры газа за диффузором – индексом В, параметры газа в конце камеры сгорания – Г, параметры газа в критическом сечении сопла – индексом КР, параметры газа на срезе сопла – индексом С. Параметры газа за первым, вторым и третьим скачками уплотнения в диффузоре обозначаются цифрами 1, 2 и 3.
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы
В качестве исходных данных для проведения расчетов задаются:
- расчетное число Маха полета Мнр =2,60;
- высота полета Н=15 км;
- температура торможения в конце камеры сгорания Тг*=2000 К;
- приведенная скорость на входе в камеру сгорания λв =0,21 .
Содержание расчетно-графической работы
В процессе выполнения курсовой работы необходимо:
- определить параметры оптимальной системы скачков трехскачкового входного устройства внешнего сжатия;
- рассчитать параметры газа по тракту СПВРД с трехскачковым расчетным входным устройством внешнего сжатия и расчетным соплом Лаваля;
- рассчитать тягу двигателя с трехскачковым расчетным входным устройством внешнего сжатия и четырьмя соплами: расчетным, укороченным, удлиненным и сужающимся;
- рассчитать тягу двигателя с расчетным соплом Лаваля и четырьмя входными устройствами: для небольших сверхзвуковых скоростей полета, расчетным двухскачковым внешнего сжатия, расчетным трехскачковым внешнего сжатия и изоэнтропным;
Допущения, принятые при проведении расчетов
При проведении расчетов предполагается, что:
- рабочими телами являются совершенные газы:
в сечениях Н, 1, 2, 3 и В – воздух с параметрами: kв = cpв/cvв = 1,4; cpв = 1005 Дж/(кг·К);
Rв = 287,3 Дж/(кг·К);
в сечениях Г и С – продукты сгорания с параметрами: kг = cpг/cvг = 1,33; cpг = 1165 Дж/(кг·К);
Rг = 288,3 Дж/(кг·К) [4];
- воздухозаборники являются плоскими каналами с квадратным поперечным сечением на входе, площадь которого Fвх = 1 м2;
- при расчетном числе Маха полета Мнр коэффициент расхода входного устройства (диффузора) ψ = Fн/Fвх = 1 (Fн – площадь струи воздуха, попадающей в диффузор; Fвх – площадь входного сечения диффузора);
- коэффициент сохранения полного давления на участке 3-В входного устройства (между замыкающим прямым скачком 3 и входным сечением камеры сгорания В, включая прямой скачок Д-Д) равен 0,9, т.е. σ3-В = рв*/р3* = 0,9;
- камера сгорания является каналом с постоянной площадью: Fв = Fг;
- в камере сгорания имеют место потери полного давления, которые складываются из потерь, обусловленных вязкостью газа (гидравлическое сопротивление, которое обычно называется гидравлическими потерями), и потерь, связанных с подводом тепла к движущемуся газу (тепловое сопротивление).
Гидравлические потери полного давления оцениваются коэффициентом σк.с.г, а
тепловое сопротивление – коэффициентом σк.с.т. В работе σк.с.г задается равным 0,99
(σк.с.г = 0,99), а σк.с.т рассчитывается. Суммарные потери полного давления в камере сгорания оцениваются коэффициентом сохранения полного давления σк.с=σк.с.г· σк.с.т;
- коэффициент сохранения полного давления сопла Лаваля σс рассчитывается с использованием коэффициента скорости ϕ = Wc/Wc ад, значение которого принимается равным ϕ = 0,98;
- в расчетно-графической работе рассматривается двигатель с различными соплами, в
частности укороченным и удлиненным; площадь выходного сечения укороченного
сопла принимается равной площади камеры сгорания Fс.у = Fг, а площадь
выходного сечения удлиненного сопла – на 20% больше площади выходного
сечения расчетного сопла: Fс.д = 1,2Fс.р.
- течение во входном устройстве и сопле энергетически изолированное.