Экспериментальные и расчётные исследования условий появления нетипичного отрыва потока в соплах и потерь удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания

• Автор: Пономарев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Список условных обозначений Введение
Глава 1. Потери идеального удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания
1.1. Обзор литературы и постановка задачи
1.2. Экспериментальные исследования с целью выделения и определения величины потерь из-за неоднородностей состава продуктов сгорания
1.3. Аналитическое исследование потерь из-за неоднородностей состава продуктов сгорания
1.4. Методика определения потерь удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания по форсуночным факелам распыливания топлива
1.5. Анализ результатов экспериментальных исследований с помощью методики определения потерь удельного импульса тяги из-за неоднородностей состава продуктов сгорания по форсуночным факелам распыливания топлива
1.6. Заключение
Глава 2. Отрывные течения в соплах большой степени расширения
2.1. Обзор литературы и постановка задачи
2.2. Метод получения нетипичного отрыва потока в эксперименте
2.3. Методика прогнозирования типа отрывного течения
2.4. Заключение Выводы
Список использованных источников

Список условных обозначений
R - тяга;
m - массовый расход газа (продуктов сгорания) через сопло; 1уп - пустотный удельный импульс тяги, IyiI =Rn/m; д - потери удельного импульса тяги;
8 * - толщина вытеснения пограничного слоя;
Кт - соотношение компонентов топлива; g - массовая доля слоя в потоке; у/ - массовая доля окислителя;
Т — температура; р - давление; р - плотность;
F — площадь поперечного сечения; у- показатель адиабаты;
М - число Маха;
р(М), Т(М), р(М), q(M) - газодинамические функции; q - удельный расход;
j - импульс струи, отнесенный в единице площади;
ЖРД — жидкостный ракетный двигатель;
УИТ - удельный импульс тяги;
КТИ — контрольно-технические испытания;
КВИ - контрольно-выборочные испытания
Подстрочные индексы
у - удельный; п - пустотный;
£ - суммарный рас — рассеяние; тр — трение;
per - регенерация тепла;
х.н. - химическая неравновесность;
к.н. - крупномасштабная неоднородность;
м.н. - мелкомасштабная неоднородность;
пр - параметры пристеночного слоя;
я - параметры ядра потока;
2D - параметры двумерного течения;
1D - параметры одномерного течения; ок - окислитель; г - горючее;
а - значение в выходном сечении сопла;
с — значение перед соплом;
О - параметры торможения;
у - параметры на стенке;
ах - параметры на оси симметрии;
Л - параметры в критическом сечении сопла
Надстрочные индексы
ид — значение для параметров идеального течения; р - значение для параметров реального течения.
В первом случае £ не зависит от расчета пограничного слоя
втором случае такая зависимость существует, поскольку параметры течения в невязком ядре определяют граничные условия для расчета пограничного слоя, а толщина вытеснения пограничного слоя определяет границу невязкого течения.
В [7] £рас определялось по первому варианту одновременно с
профилированием сопла методом характеристик, а толщина вытеснения не учитывалась. В [8, 9] влияние 5* на было учтено введением
предложенной в [10] соответствующей поправки к £тр. В модификации программы [8] в программном комплексе [11], вместо этой поправки были введены итерации по б*. Поскольку при проведении итераций по 8* граница невязкого ядра потока изменяется и на каждой итерации приходится рассчитывать течение в невязком ядре потока заново, то для расчета этого течения используется метод решения прямой задачи теории сопла.
В программном комплексе [12] прямая задача теории сопла для идеального газа с постоянным показателем изоэнтропы, который определяется их термодинамического расчета как средний по соплу при равновесном расширении до геометрической степени расширения сопла, решается с помощью метода сквозного счета' [13], позволяющего рассчитывать течения с волнами сжатия и косыми скачками уплотнения.
Независимо от того, где учтено влияние пограничного слоя на распределение давления вдоль стенки сопла, сумма + £тр не меняется.
Для определения потерь УИТ из-за трения рассчитывается пограничный слой в камере сгорания и сопле. Потери УИТ из-за трения определяются по следующей формуле: