拉伐爾噴管的設計(已修改)
2025-07-12 00:53 本頁面
【正文】 拉伐爾噴管的設計摘 要：本文針對拉伐爾噴管的幾何條件和力學條件進行了推導。建立了噴管截面積變化與流速、壓強、密度、溫度等流動性能參數(shù)間的關系，分析了噴管出口截面下游的外界反壓對拉伐爾噴管工作過程的影響。推導建立了拉伐爾噴管主要性能參數(shù)的計算方法。針對實際流動損失的存在，為得到噴管的實際流動性能，對理論性能參數(shù)提出了修正方法。本文研究內(nèi)容為拉伐爾噴管的設計提供依據(jù)。關鍵詞：變截面；力學條件；性能參數(shù)；流動損失1．引言拉伐爾噴管是火箭發(fā)動機和航空發(fā)動機最常用的構件，由兩個錐形管構成，如圖1所示，其中一個為收縮管，另一個為擴張管。拉瓦爾噴管是推力室的重要組成部分。噴管的前半部是由大變小向中間收縮至噴管喉部。喉部之后又由小變大向外擴張。燃燒室中的氣體受高壓流入噴嘴的前半部，穿過喉部后由后半部逸出。這一架構可使氣流的速度因噴截面積的變化而變化，使氣流從亞音速到音速，直至加速至超音速。所以，人們把這種噴管叫跨音速噴管。瑞典工程師De Laval在1883年首先將它用于高速汽輪機，現(xiàn)在這種噴管廣泛應用于噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機。圖1 拉伐爾噴管結構圖2．拉伐爾噴管的幾何條件2．1變截面一維定常等熵流動在變截面一維定常流動中只考慮截面積變化這一種驅動勢，忽略摩擦、傳熱、重力等其他驅動勢，因此流動是絕熱無摩擦的，即等熵流動，變截面定常等熵流動模型如圖2所示?？刂企wp+dpdxρ+dρV+dVT+dTA+dApρVTA圖2 變截面一維定常等熵流動模型變截面一維定常等熵流動的控制方程組為： (1) (2) (3)2．2截面積變化對流動特性的影響管道的形狀變化可以用截面積變化dA來表示。(a) 截面積變化對流速的影響對連續(xù)方程(1)取對數(shù)微分，得 (4)將(2)兩邊同除以，得 (5)由聲速公式及馬赫數(shù)定義，得 (6)這就是截面積變化與流速變化之間的關系。(b) 截面積變化對壓強的影響將(2)代入(6)，由理想聲速公式
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