拉伐爾噴管的設(shè)計(jì)(更新版)
【正文】 )式與(3)式，并將(7)式代入，得 (9)將理想氣體聲速公式求對(duì)數(shù)微分，并將(9)式代入，得到 (10)對(duì)馬赫數(shù)定義取對(duì)數(shù)微分，并將(6)式和(10)式代入，得 (11)通過(guò)分析所得結(jié)果，截面積變化對(duì)各流動(dòng)特性的影響可概括為：一維定常等熵流動(dòng)具有膨脹加速或壓縮減速額流動(dòng)特性。喉部之后又由小變大向外擴(kuò)張。拉伐爾噴管的設(shè)計(jì)摘 要：本文針對(duì)拉伐爾噴管的幾何條件和力學(xué)條件進(jìn)行了推導(dǎo)。噴管的前半部是由大變小向中間收縮至噴管喉部。(a) 截面積變化對(duì)流速的影響對(duì)連續(xù)方程(1)取對(duì)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(guān)系。這種先收斂后擴(kuò)張的管道形狀是從初始亞聲速流獲得超聲速流的必要條件，稱(chēng)為拉伐爾噴管的幾何條件。氣體沒(méi)有得到完全膨脹，其能量未充分發(fā)揮，即氣體熱能沒(méi)有最大限度地轉(zhuǎn)變成定向流動(dòng)動(dòng)能。在噴管外氣體由于受到反壓的突然壓縮而產(chǎn)生不連續(xù)的壓強(qiáng)增加，形成激波。此時(shí)正激波消失，流動(dòng)不再壅塞，全部噴管內(nèi)的流動(dòng)均為亞聲速流，氣體的壓強(qiáng)、流速和質(zhì)量流率都為外界反壓所控制。質(zhì)量流率為： (17)(3) 推力F對(duì)于給定的固體火箭推進(jìn)劑，和RT均為常數(shù)，當(dāng)噴管進(jìn)口總壓和噴管喉部面積一定時(shí)，質(zhì)量流率是確定的，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力僅是擴(kuò)張比的函數(shù)。(4) 噴管擴(kuò)張損失在理想噴管流動(dòng)中，一維流動(dòng)的方向平行于軸線，流動(dòng)參數(shù)在垂直于軸線截面上均勻一致。參考文獻(xiàn)：[1] 吳望一. 流體力學(xué)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2010[2] 武曉松，陳軍，王棟. 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氣體動(dòng)力學(xué)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005[3] 董師顏等. 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M]. 北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1983[4] 劉志友等. 環(huán)境壓力大偏差條件下拉瓦爾噴管發(fā)動(dòng)機(jī)高空推力的確定[J]. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2006，21（3）：61061
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