Сопло с перерасширением

Сопла с центральным телом получаются значительно короче обычных сопел Лаваля и в отличие от последних дают очень небольшие снижения относительного импульса при давлениях значительно ниже расчетного (из-за отсутствия стенок в сверхзвуковой части не происходит перерасширения газа). [c.446]

Следует учитывать, что при уменьшении отношения давлений по сравнению с расчетным значением сопло начинает работать с перерасширением газа, характеристики эжектора со сверхзвуковым соплом значительно ухудшаются и, начиная с некоторого [c.543]

Обычно при проектировании двигателя с жесткой геометрией для предотвращения перехода на помпажный режим при повышении относительного подогрева критическое сечение сопла выбирают большей величины, чем необходимо для работы в расчетных условиях. Перерасширение сопла снижает давление перед истечением, а следовательно, снижает тягу и экономичность двигателя. Этого недобора тяги можно избежать, применяя сверхзвуковые сопла с регулируемым критическим сечением. [c.381]

При проектировании двигателя целесообразно выбирать сопло с таким расчетом, чтобы на старте оно работало в режиме перерасширения. Затем, иа некоторой высоте, давление рц вы- [c.184]

Фиг. 2. 13. Схема отрыва пограничного слоя от стенок сопла при истечении с перерасширением и образованием косых скачков уплотнения в сопле.

Однако при работе камеры двигателя в реальных условиях сопло часто работает на нерасчетных режимах режимах с недорасширением, когда рц>р , что соответствует работе сопла на высотах, больших расчетной ( и>н ) и режимах с перерасширением, когда Ра,<р , что соответствует работе сопла на высотах, меньших расчетной Л [c.16]

Область 2 значений тг характеризует течение с отрывом потока от стенок сверхзвуковой части сопла. С увеличением в области 2 вследствие вязкости происходит перерасширение реактивной струи с последующим отрывом от. стенок сверхзвуковой часта, относительные импульс тяга сопла уменьшаются, а потеря тяги АР и коэффициент скорости возрастают. Переход [c.63]

Характер изменения потерь тяги сверхзвуковых сопел с различной формой дозвуковой части на рис. 3.64 аналогичен характеру изменения потерь тяги на нерасчетность истечения в сверхзвуковых соплах с различной относительной площадью среза (рис. 3.34) возрастание потерь на режиме перерасширения и снижения их на режиме недорасширения с увеличением на рис. 3.34 и с увеличением 0 р (т. е. с уменьшением ц ) на рис. 3.64. [c.133]

Схемы течения и распределение давления по длине центрального тела на основных режимах работы сопла (расчетном, перерасширения и недорасширения реактивной струи) при истечении реактивной струи осесимметричного сопла с центральным телом в неподвижную среду М = 0) приведены на рис. 3.99 [148]. [c.176]

Рис. 3.99. Схема течения в соплах с центральным телом [148] а — расчетный режим б — режим перерасширения в — режим недорасширения

Приведенные выше минимальные потери тяги трехмерных сопел соответствуют расчетному режиму течения, когда в соплах отсутствуют потери тяги, связанные с перерасширением или недорасширением реактивной струи за [c.287]

На рис. 6.25 для некоторых вариантов трехмерных сопел проведено сравнение потерь тяги, связанных с перерасширением реактивной струи за срезом сопла. Данные приведены при двух значениях степени нерасчетности сопел [c.288]

Хотя сильный прямой скачок уплотнения вблизи выходного сечения сопла удовлетворяет уравнениям одномерного потока, реальным явлением, которое происходит при такой высокой степени перерасширения в трехмерном потоке, является срыв. Опытным путем было найдено, что для конического сопла с полууглом раствора а —15°, работающего на уровне моря, срыв потока наступает при рд — = 0,4ро- Неизвестно, верно ли это соотношение для других значений а и [c.432]

Рассмотрим сверхзвуковое нерасчетное истечение из сопла Лаваля, когда Ра > Ра. На значительном удалении от сопла давления в струе и в атмосфере должны уравняться. В связи с этим давление в струе по мере удаления от выходного отверстия сопла постепенно уменьшается, скорость газа возрастает и поперечное сечение сверхзвуковой струи увеличивается (рис. 4.4). Опыт показывает, что при этом происходит перерасширение струи, т. е. в некотором наиболее широком сечении струи устанавливается давление ниже атмосферного Ра < Рв- После этого струя начинает сужаться, так как давление должно приблизиться к [c.150]

Схемы спектров на рис. 3.5 подтверждаются фотографиями (см. рис. 3.16, а) и распределением давлений на спинке профиля (рис. 3.6,а). Отметим, что скачки конденсации 1 сохраняют практически неизменное положение в косом срезе при различных числах М]>1,1. В зоне скачка конденсации отмечается область повышения давления, за которой следует конфузорный участок, как и в одиночных соплах Лаваля. Как следует из рис. 3.6, положение и интенсивность конденсационного скачка существенно зависят от числа Рейнольдса. Аналогия с соплами Лаваля установлена при исследовании сверхзвуковых реактивных решеток с расширяющимися межлопаточными каналами (рис. 3.6,6). На эпюрах давлений прослеживаются скачки конденсации внутри межлопаточных каналов за минимальным сечением. Положение конденсационных скачков практически не зависит от режима течения в решетке в широком диапазоне отношений давлений ei = pi/po. Вместе с тем конденсационные скачки влияют на положение и интенсивность адиабатных скачков, возникающих на режимах перерасширения и недо-расширения. [c.78]

Опытные данные по распределению вдоль камеры смешения при Роп = 0,16 МПа и= 14,0 скорости жидкостного потока Сж < 8 м/с и разных значениях fp. д представлены на рис. 7.3. Рассмотрение графиков изменения р позволяет выделить три характерные области. Во входной части камеры смешения наблюдается интенсивное падение давления вследствие продолжающегося за срезом парового сопла разгона сверхзвуковой струи и последующее столь же интенсивное восстановление его, которое обычно наблюдается при перерасширении сверхзвуковой струи ниже давления в окружающей среде. Эти процессы осложнены интенсивной конденсацией на границах струи, приводящей к заметному изменению по длине температуры поверхности раздела фаз и, следовательно, к увеличению давления насыщения. В этой области влияние Fp. д сказывается слабо, однако тенденция к сме- [c.126]

Рис. 9. 10. Работа сопла Лаваля в режиме перерасширения с отрывом потока от стенок сопла

Режимы истечения из сопла Лава я и тяга реактивного двигателя. При постоянном давлении Рн окружающей среды рассмотренные режимы работы сопла Лаваля можно получить с помощью изменения полного давления р от его расчетного значения. При сверхзвуковом течении в расширяющейся части приведенная скорость в любом сечении х сопла определяется только отношением площадей д Хх) =8 1/8х. Поэтому, при увеличении р на входе в сопло, статическое давление рх=Р п(Хх) повысится во всех сечениях и установится режим недорасширения Рс>Рн, а при уменьшении р —режим перерасширения. На режиме недорасширения, полученном за счет увеличения давления торможения, тяга возрастет, по сравнению с тягой на расчетном режи- [c.253]

Режим перерасширения получается при удлинении сверхзвуковой части сопла Лаваля по сравнению с расчетной (рис. 13.17, в). При этом тяга двигателя также снижается, так как добавляется участок сопла, на котором внешнее избыточное давление создает отрицательную составляющую тяги величина отрицательного члена Рс"—Рн не компенсируется увеличением скорости истечения. В космосе ря=0 и увеличение площади выходного сечения сопла вплоть до бесконечности (5с- -оо 1 о- тах) будет приводить к увеличению тяги, если, конечно, не принимать во внимание увеличение гидравлических потерь. [c.254]

Наряду с этим, как видно из рис. 5.23, при %а > Ярасч тяга резко уменьшается, т. 6. сопло с перерасширением газа применять нецелесообразно, если даже не учитывать повышенных потерь трения в нем и возможности образования скачков уплотнения при уменьшении величины Яс. [c.248]

Другая область работы сопла Лаваля отвечает тому случаю, когда площадь выходного отверстия превосходит расчетную, т. е. когда величина полного давления недостаточна для того, чтобы получить на выходе атмосферное давление. На этом режиме сопло Лаваля заполнено сверхзвуковым потоком до самого среза, а давление на срезе получается ниже атмосферного, т. е. сопло раоотает с перерасширением. При выходе струи в атмосферу в [c.154]

Следующий пример расчета относится к течению сверхзвукового потока в плоском несимметричном сопле, применение которого возможно на гиперзвуковом летательном аппарате. Такое сопло имеет преимущество перед соплом Лаваля на режимах перерасширения, когда давление в окружающей среде больше давления на срезе сопла (см. гл. VIII, 2). Рассматривается плоское сопло с частично внутренним расширением с прямолинейной обечайкой. На расчетном режиме число М на входе в сопло равно Ми = 2, на срезе сопла Ма = 4 и отношение полного давления на входе в сопло к давлению в окружающей среде равно Лс = Рвх/рн = 152. Отношение площади на срезе сопла к площади на входе в сопло Р л равно = 6,35. Контур про- [c.291]

В последнем случае истечение из сопла называется нерасчетным. Если р < р, то сопло называется перерасширенным, если р > рг, сопло называется недорасширенным. В первом случае за выходным сечением сопла происходит торможение потока (с появлением ударных волн), во втором случае там же имеет место дополнительный разгон с понижением давления в сверхзвуковой струе. [c.115]

Рис. 2.12. Нормированные профили величин в струе, истекающей из сопла с /г = 4,5 мм, Н к = 2,7, М)с1 = 3,1 на перерасширенном режиме

Рис. 3. Схема истечения идеального газа из плоского сопла Лаваля а — с недо-расширспием б, в — с перерасширением.

Следует подчеркнуть, что сказанное выше в этом разделе относится прежде всего к сверхзвуковым соплам с твердыми стенками (сопла Лаваля, конические сверхзвуковые сопла). Для некоторых схем сопел в силу их специфики возможны другие законы изменения тяговых характеристик в зависимости от степени понижения давления тг , отличные от тех, которые показаны на рис. 3.3 например, непостоянство относительного импульса сопла = /(тг ) эжекторных сопел с подводом атмосферного воздуха из окружаюгцей среды (с аэродинамическим регулированием, рис. 2.3/с), или достаточно слабая зависимость потерь тяги (или коэффициента тяги) для сопел с центральным телом на режиме истечения перерасширенной реактивной струи тг < тГсрасч что будет рассмотрено при анализе тяговых характеристик сопел конкретных схем. [c.83]

Сверхзвуковое сопло и сопло с центральным телом на режиме истечения недорасширенной реактивной струи и в некотором диапазоне на режиме перерасшрения имеют одинаковую величину коэффициента тяги (при 7Г,> 10). При 71с < 10 в сверхзвуковом сопле Лаваля, как уже было рассмотрено выше, имеет место течение с перерасширением реактивной струи без отрыва потока от твердых стенок до тг отр — 3, что приводит к снижению коэффициента тяги. Поскольку сопло с центральным телом не имеет расширяющихся сверхзвуковых твердых стенок, то отсутствует и перерасширение струи, которое имеет место для сопел Лаваля при < срасч- Непосредственно за критическим сечением струя имеет свободную границу, на которой статическое давление [c.86]

Это приводит к повышению коэффициента тяги сопла с центральным телом по сравнению со сверхзвуковым соплом Лаваля на режиме истечения перерасширенной реактивной струи. Тяговая характеристика эжекторного сопла (рис. Ъ2и, к) без подвода вторичного или третичного атмосферного воздуха в сопло (рис. 3.22г) аналогична сверхзвуковому коническому соплу, если реактивная струя не отрывается от стенок сверхзвуковой части (от обечайки сопла). Подвод вторичного или третичного воздуха даже при относительно небольшом расходе этого воздуха (<5% от расхода газа через критическое сечение сопла) может существенно улучшить тяговые характеристики вследствие уменьшения потупь на удар струи в стенку обечайки [127J, [140]. [c.88]

В силу специфики некоторых схем сопел, например, сопел с центральным телом, в соответствии с рис. 3,22в потери тяги на режиме перерасширения ТГс < расч будут ниже потерь тяги эквивалентных сверхзвуковых сопел на рис. 3.34-3.38, в связи с тем, что течению в соплах с центральным телом на этом режиме присущи свойства отрывного течения в сверхзвуковых соплах с твердыми стенками. [c.99]

Фостер (Foster) [18] использовал реальные ракетные жидкостные двигатели, чтобы провести исследование давления в перерасширенных соплах. На рис. 12.26 показана обычная кривая отношений площадей и давлений и показаны изменения отношения площадей в плоскости срыва при давлении в камере сгорания согласно кривой на рис. 12.3, для сопла с полууглом раствора 15°. Абсолютная величина статического давления в плоскости срыва была 5 фунт/дюйм , в то время как внешнее давление было 14 фунт/дюйм . [c.436]

Уменьшение диаметра отверстия выхода сопла Лаваля по сравнению с диаметром струи, истекающей из него, связано с тем, что работа высоконапорного газа в режиме недорасширения более устойчивая, чем работа в режиме перерасширения, когда внутри диффузора сопла появляются скачки уплотнения. Уменьшение диаметра отверстия сопла обеспечивает некоторую авторегулировку эжектора на критических режимах работы при колебаниях давления низконапорной среды и противодавления на выходе аппарата вплоть до уровня запирания, который характеризуется тем, что при снижении противодавления расход низконапорной среды не изменяется. [c.226]

При /г> 1 струя на выходе из сопла расширяется неполностью (режим недорасширения) и имеет бочкообразную форму. В расчетном режиме п - = 1) струя цилиндрическая, а перерасширенная струя п < 1) суживается. Профилируя насадок, следует предусмотреть некоторое увеличение его внутреннего диаметра вниз по потоку, учитывая смешение с атмосферой на границах струи. [c.326]

Перерасширенное сопло двигателя, у которого давление на выходе ра существенно меньше атмосферного р , обладает свойством, в соответствии с которым через отверстия в раструбе (где р <р ) атмосферный воздух поступает внутрь сопла. При этом предельная степень нерасчетности перерас-ширенного сопла п = Ра р , обеспечивающая безотрывное течение продуктов сгорания, имеет порядок 0,4. Следовательно, перепад давлений, под воздействием которого воздух будет попадать внутрь сопла, будет достаточно малым (ро/р1 с 1/0,4 = 2,5). Этот случай соответствует эффекту слабого вдува. [c.348]

Обращает на себя внимание следующее положение. Во всем интервале сверхкритических отношений P plPi процесс в расширяющейся части сопла обрывался, когда давление в струе достигало противодавления. Снижений давления до величин, меньших противодавления, иными словами присущего движению упругих сред явления перерасширения в жидкостно-паровом потоке не наблюдалось. Вид кривых 2, 3 и 4 (рис. 2) приводит к заключению, что при совпадении давления в струе с противодавлением поток отрывался от стенок сопла. [c.193]

Если же сопло выполнено с малым углом расширения и имеет достаточно гладкие стенки, то отрыв потока может и не произойти. В этом случае газ продолжает расширяться, увеличивая свою скорость и уменьшая давление ниже значения рср. Если перерасширение невелико, то газ выходит в окружающую среду со сверхзвуковой скоростью, однако, поскольку давление в струе газа меньше давления в среде, происходит обжатие струи, уменьшение ее сечения, а давление повышается от рвых до Рср в так называемых скачках уплотнения (см. 10.2), вид которых показан на рис. 9. 9. [c.184]

Псевдоскачки. При истечении из сопла Лаваля с большим перерасширением на срезе сопла устанавливается мостообразный скачок уплотнения (см. рис. 13.16, б). Если отношение давлений рн/Рс превосходит критическое для пограничного слоя сопла при его взаимодействии с косым скачком уплотнения СВ, то возникает отрыв пограничного слоя от стенки. Эффективное сечение потенциального ядра и число Мс уменьшается и система скачков смещается внутрь сопла в некоторое сечение X с Кх< су Рх>Рс где система стабилизируется и течение происходит с отрывом пограничного слоя (рис. 15.25). [c.313]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...