[image]

Как рассчитывается форма закритической части сопла с внешним подводом вещества

Сопло Лаваля, точка перегиба, закритическое сечение сопла
 
RU Памятливый45 #01.07.2017 22:16
+
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
В ракетостроении иногда используют подачу внешнего вещества в ЖРД.
Когда помимо горючего и окислителя подают продукты сгорания газотурбинного агрегата в камеру сгорания это вопросов у меня не вызывает. Всё перемешивается в камере сгорания и горючее, и окислитель, и ранее прореагировавшие продукты неполного сгорания горючего и окислителя.
Существует наука, которая позволяет определить длину цилиндрической части камеры сгорания, достаточную, чтобы все перемешалось и все молекулы прореагировали.
По завершении цилиндрической части камеры сгорания начинается сопло, изобретенное , или просто рассчитанное Ла-Валем.
Напомню, тем, кто забыл, что сопло Ла-Валя состоит из трёх частей:
- сужающейся - дозвуковой части, в ней продукты сгорания двигаясь по сужающемуся каналу ускоряются вплоть до скорости звука в продуктах сгорания;
- критической части в которой скорость достигает звуковой скорости.
- расширяющейся - сверхзвуковой части, в которой подчиняясь уже законам для сверхзвукового движения газа газ продолжает ускоряться двигаясь в расширяющемся канале.

Чтобы ничего не забыть процитирую Википедию
"При анализе течения газа в сопле Лаваля принимаются следующие допущения:
- Газ считается идеальным.
- Газовый поток является изоэнтропным (то есть имеет постоянную энтропию, силы трения и диссипативные потери не учитываются) и адиабатическим (то есть теплота не подводится и не отводится).
- Газовое течение является стационарным и одномерным, то есть в любой фиксированной точке сопла все параметры потока постоянны во времени и меняются только вдоль оси сопла, причём во всех точках выбранного поперечного сечения параметры потока одинаковы, а вектор скорости газа всюду параллелен оси симметрии сопла.
- Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока.
- Влияние всех внешних сил и полей (в том числе гравитационного) пренебрежимо мало.
- Ось симметрии сопла является пространственной координатой x."

Далее во всех статьях про сопло Лаваля приводятся расчеты и графики изменения скорости продуктов сгорания и графики изменения диаметра (площади сечения) канала, по которому движутся продукты сгорания.
И обращу внимание, что со времен 19-го века все инженеры, применяющие сопло Лаваля стремятся обеспечить плавность линий всех упомянутых графиков.

Что же происходит с ЖРД когда в него подают компонент уже в закритическую (расширяющуюся) часть сопла.

Например как показано на фотографиях макетов:

Я вижу на приведенных макетах, что сопла ЖРД абсолютно гладкие и в сечении подвода внешнего газа не содержат никаких видимых геометрических перегибов.

Но так не может быть, ведь нарушено одно из допущений расчета сопла Лаваля:

" - Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока."

Полагаю, что в том сечении сопла, в которое опоясывающие его трубы, должна измениться геометрия и возникнуть искривление. Полагаю, что за сечением, в которое подают заметные по диаметру колцевой трубы объёмы газа, должно быть и заметное глазом увеличение расширения сопла от классической формы, рассчитанной для "чистого" сопла Лаваля. Точка перегиба второго рода.

Прошу кратко пояснить феномен приложенных фотографий Ф-1 и Мерлин.

PS. Я в своей манере в полемику не вступаю, анализ сообщений провожу редактируя это сообщение.
   11.011.0
HK Xan #02.07.2017 06:02  @Памятливый45#01.07.2017 22:16
+
-
edit
 

Xan

координатор

Памятливый45> Полагаю, что за сечением, в которое подают заметные по диаметру колцевой трубы объёмы газа, должно быть и заметное глазом увеличение расширения сопла от классической формы

Арифметику в первом классе проходят.
Посмотри на сечение сопла в месте подвода.
Посмотри на сечение подводящей трубы.
Сложи площади, посмотри, на сколько должен увеличиться диаметр сопла.
Подумай, возможно ли это увидеть на фотографиях.
   54.054.0
RU Памятливый45 #02.07.2017 10:08  @Xan#02.07.2017 06:02
+
-1
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
Xan> Арифметику в первом классе проходят.
Геометрию в 4-м. Начертательную геометрию, чтобы понять "точка перегиба второго рода" на первом курсе.
Xan> Посмотри на сечение сопла в месте подвода.
Полагаю, вы хотели сказать: "Посмотри на площадь сечения сопла"?

Xan> Посмотри на сечение подводящей трубы.

Полагаю, вы хотели сказать: "Посмотри на площадь сечения подводящей трубы"?

Xan> Сложи площади, посмотри, на сколько должен увеличиться диаметр сопла.

Полагаю, вы хотели сказать: "Сравни площади , посмотри , на сколько должен увеличиться диаметр сопла"?

Ну с сантиметром полазить по макетам двигателей мне никто не даст поэтому на глазок полагаю, что 1-5% сопло должно увеличить свою площадь.

Но зачем же нам полагаться на любимый Хан сантиметр.
В сантиметрах естественно мерять штаны перед покупкой.

Давайте почитаем лучше Шунейко

Производительность насоса горючего 900 кг/с
Производительность насоса окислителя 1800 кг/с
Производительность газогенератора турбонасосного агрегата я возьму

Ракетный двигатель F-1 - Факты программы «Аполлон»

ГлавнаяЦель сайтаСсылки на источникиЧаВо (FAQ)Новости ЛунаПрограмма «Аполлон» «Лунный заговор» ФорумСправкаСтать участникомУчастникиПригласитьПоследние измененияВсе статьиТэги Site Manager edit this panel Двигатель F-1 — американский жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), устанавливавшийся на первой ступени ракеты-носителя (РН) «Сатурн-5», отправлявшей к Луне корабли «Аполлон» и «лунные модули». Также устанавливался на первой ступени в единственном полете ракеты «Сатурн ИНТ-21». В качестве топлива использует керосин (горючее) и жидкий кислород (окислитель). //  Дальше — apollofacts.wikidot.com
 

Итого 77 кг/с
Итого 2,93557%


Xan> Подумай, возможно ли это увидеть на фотографиях.

Если захотеть неувидеть изменение площади сопла на срезе, то конечно можно,
Но не увидеть на фотографии зубец увеличения диаметра сопла в сечении присоединения труб в размере 1,45% , то это надо постараться.
   11.011.0
KZ Xan #02.07.2017 11:54  @Памятливый45#02.07.2017 10:08
+
-
edit
 

Xan

координатор

Памятливый45> Полагаю,

Правильно полагаешь. Очевидное.

Памятливый45> Но не увидеть на фотографии зубец увеличения диаметра сопла в сечении присоединения труб в размере 1,45% , то это надо постараться.

Ну и как разглядеть увеличение диаметра на пару пикселов?
Особенно, если там труба всё самое интересное загораживает?
Ясновидением?

Покажи.
   54.054.0
RU Памятливый45 #02.07.2017 14:09  @Xan#02.07.2017 11:54
+
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
Xan> Ну и как разглядеть увеличение диаметра на пару пикселов?


Может быть существуют фотографии ЖРД с подачей охлаждения в закритическую часть сопла с размерностью больше чем 150 пикселей?

Пропустили ли первые отделы в Интернет такие фотографии?


Ну а если нет.
То прошу высказаться, действительно ли в сечении ввода газа в закритическую часть сопла ЖРД следует ожидать увеличения диаметра сопла на объем дополнительно поданного газа?
   11.011.0
RU Sandro #02.07.2017 17:54  @Памятливый45#02.07.2017 10:08
+
-
edit
 

Sandro
AXT

инженер вольнодумец
★☆
Памятливый45> Но не увидеть на фотографии зубец увеличения диаметра сопла в сечении присоединения труб в размере 1,45% , то это надо постараться.

А почему сразу зубец? Зубец — это плохо, это обтекание с отрывом потока, газодинамические потери в сопле. Лучше уж инжектировать прямо так, поток подожмётся, это же газ. Ну надо будет чуть подлиннее сопло, так это не проблема.
   37.037.0
RU Памятливый45 #02.07.2017 19:57  @Sandro#02.07.2017 17:54
+
-2
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
Sandro> Лучше уж инжектировать прямо так, поток подожмётся, это же газ. Ну надо будет чуть подлиннее сопло, так это не проблема.
Ничего если за критическим сечением появляется преграда?

Насколько я помню по зарубежным источникам для останова РДТТ МХ и МИнитмэн в их камерах сгорания открывались пробки (вышибались). Создавалось отверстие площадью в 1-2% площади критического сечения сопла.
Давление в КС падало.
Скачек уплотнения выходил в расширяющуюся часть сопла. Скорость в критике падала ниже звуковой и в расширяющейся части сопла дозвуковой поток уже не разгонялся, а тормозился.
Тяга отсекалась. Моментально.
Поэтому Термодинамик (Покойный Шкарбан) учил, что показатели должны изменяться плавно.
К сожалению переходным процессам и глубокому дросселированию я не уделял достаточное внимание.
   11.011.0
RU Бывший генералиссимус #02.07.2017 22:19  @Памятливый45#02.07.2017 19:57
+
-
edit
 
Sandro>> Лучше уж инжектировать прямо так, поток подожмётся, это же газ. Ну надо будет чуть подлиннее сопло, так это не проблема.
Памятливый45> Ничего если за критическим сечением появляется преграда?

Возмущения не распространяются против сверхзвукового потока. У Блэк Найт, предшественника Блэк Эрроу, была ступенька в расходящейся части сопла. В первой версии движка, Mk.201.

Памятливый45> Насколько я помню по зарубежным источникам для останова РДТТ МХ и МИнитмэн в их камерах сгорания открывались пробки (вышибались). Создавалось отверстие площадью в 1-2% площади критического сечения сопла.

Не в 1-2%, а в 1-2 раза (100%-200%, есличо)

Памятливый45> Давление в КС падало.
Памятливый45> Скачек уплотнения выходил в расширяющуюся часть сопла. Скорость в критике падала ниже звуковой и в расширяющейся части сопла дозвуковой поток уже не разгонялся, а тормозился.
Памятливый45> Тяга отсекалась. Моментально.

Только не так.
   59.0.3071.11559.0.3071.115
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Дем #05.08.2017 15:46  @Памятливый45#01.07.2017 22:16
+
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал
★☆
Памятливый45> Но так не может быть, ведь нарушено одно из допущений расчета сопла Лаваля:
Памятливый45> " - Массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока."
Ну сильно подозреваю, что рассчитать можно и любые другие варианты, просто оно сложнее.
Но надо ещё понимать, что инжектированный газ ещё и скорость имеет околонулевую, поэтому с точки зрения потока он стенка.
Ну и вопрос технолологический - гладкое сопло изготовить проще.
   54.054.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru