拉伐爾噴管的設(shè)計(存儲版)
【正文】 氣從噴管收斂段流到噴管喉部時，由于氣流的慣性作用，流線不能完全適應(yīng)流道截面變化，使實際噴喉直徑減小，使流量下降。在火箭發(fā)動機(jī)拉伐爾噴管的設(shè)計過程中，必須同時滿足先收斂后擴(kuò)張的幾何條件以及噴管出口截面的氣體壓強(qiáng)必須達(dá)到或超過反壓值的力學(xué)條件。采用源流假設(shè)時，排氣參數(shù)只有在球面上才是均勻一致的，分別為壓強(qiáng)、密度、速度等，而噴管出口截面上的參數(shù)仍用、等表示。通常需要考慮的流動損失主要包括：兩相流損失、流量損失、邊界層損失和噴管擴(kuò)張損失等，這些流動損失一般用修正系數(shù)來表示，定義為(1) 兩相流損失在理想性能參數(shù)計算中，假設(shè)燃?xì)鉃槔硐霘怏w，實際上，應(yīng)當(dāng)考慮凝聚相影響。由此可知，拉伐爾噴管中的流動受幾何條件和力學(xué)條件兩方面的影響，在拉伐爾噴管的設(shè)計過程中必須同時考慮。②比小于一定值隨著壓強(qiáng)差的增大，噴管外的斜激波逐漸向噴管口收攏，并最終在小于一定值時演變成覆蓋在噴管出口截面上的正激波，如圖6所示。(3) 過膨脹狀態(tài)如果在最佳膨脹狀態(tài)下減小噴管進(jìn)口總壓，則噴管出口的氣體壓強(qiáng)也將減小，即。當(dāng)總壓變化時，噴管出口截面上的氣體壓強(qiáng)隨之變化。2．3流動極限狀態(tài)——壅塞狀態(tài)收斂管道中的一維定常等熵流動流速只能連續(xù)變化到M=1，即達(dá)到臨界狀態(tài)，這是它的極限。這一架構(gòu)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。推導(dǎo)建立了拉伐爾噴管主要性能參數(shù)的計算方法。關(guān)鍵詞：變截面；力學(xué)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(jī)和航空發(fā)動機(jī)最常用的構(gòu)件，由兩個錐形管構(gòu)成，如圖1所示，其中一個為收縮管，另一個為擴(kuò)張管。圖1 拉伐爾噴管結(jié)構(gòu)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(qū)動勢，忽略摩擦、傳熱、重力等其他驅(qū)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。如果在臨界截面之后使管道擴(kuò)張，則當(dāng)管道出口截面處的下游物理邊界條件滿足一定要求時，流動能夠從聲速流變?yōu)槌曀倭?。這種流動的主要特點是：①噴管喉部達(dá)到了臨界狀態(tài)，出口流動為超聲速，即Me1；②流體流出噴管后，既不膨脹，也不壓縮，而是一平行射流；③由于管內(nèi)流動為超聲速，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生微小擾動時，擾動的傳播速度（即聲速）小于流動速度，擾動不能傳進(jìn)噴管內(nèi)部，即噴管中的流動覺察不到外界反壓的變
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1