рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Разработка численной модели электроракетного двигателя с ВЧ нагревом рабочего тела

Работа сделанна в 1999 году

Разработка численной модели электроракетного двигателя с ВЧ нагревом рабочего тела - раздел Транспорт, - 1999 год - Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела Разработка Численной Модели Электроракетного Двигателя С Вч Нагревом Рабочего...

Разработка численной модели электроракетного двигателя с ВЧ нагревом рабочего тела. Математический аппарат численной модели термогазодинамических процессов, имеющих место в камере и сопловом аппарате ракетного двигателя Физическая модель процессов, протекающих в электронагревном реактивном двигателе, описывается общей системой уравнений гидрогазовой динамики.

Однако на практике наиболее часто используется не она, а набор полуэмпирических формул, полученных на основании обработки большого количества экспериментальных данных, а также некоторые уравнения из общей системы, приведенные к более простому виду благодаря введению ниже перечисленных допущений: - считается, что скорость рабочего тела, поступающего в камеру РД, равна нулю (wк=0); - рабочее тело полагается подчиняющимся законам идеального газа, т.е. для него справедливы уравнения состояния идеального газа; - принимают, что в процессе движения рабочего тела вдоль сопла не происходит теплообмена между рабочим телом и стенками сопла, т.е. процесс истечения адиабатный (Q=0); - пренебрегают действием внешних сил на поток рабочего тела (Fвн=0); - пренебрегают вязкостью рабочего тела (ν=0); - процесс подвода энергии к рабочему телу в камере в высокочастотном разряде считают происходящим в эффективном объеме камеры, составляющем 20% от общего объема камеры.

Приведем основные зависимости параметров рабочего тела в камере РД с учетом вышеизложенных допущений.

Скорость истечения газа из реактивного сопла: (2.1) где k – показатель адиабаты рабочего тела; Rμ=8314 Дж/(кмоль К), универсальная газовая постоянная; μ – молекулярная масса рабочего тела, кмоль; Тк - температура в камере сгорания, К; ра - давление на срезе сопла, Па; ра – давление в камере,Па. Площадь среза сопла определяется выражением: или (2.2) где fкр – удельная площадь критического сечения сопла, м2с/кг; fа – удельная площадь среза сопла, м2с/кг; - степень расширения рабочего тела в сопле.

Удельный импульс двигателя: , (2.3) где рн – давление окружающей среды, Па; - удельная площадь среза сопла, м2с/кг. Тяга двигателя определяется по формуле: , (2.4) где - расход рабочего тела через камеру, кг/с; Fa –площадь среза сопла, м. Удельная площадь произвольного сечения камеры сгорания и сопла определяется по формуле: , (2.5) где - число Маха в данном сечении сопла; w – скорость течения рабочего тела в данном сечении сопла, м/с; - cкорость звука в данном сечении, м/с. Зависимость между степенью расширения рабочего тела в сопле &#949; и числом Маха на срезе сопла выражается следующей формулой: . (2.6) Зависимость между поперечными размерами сопла на срезе fa и степенью расширения газа в сопле &#949; определяется так: , (2.7) Нерасчетный режим работы сопла, когда ра<рн, называется режимом перерасширения и сопровождается проникновением скачков уплотнения внутрь сопла. Начало этого проникновения совпадает с моментом появления скачков уплотнения на срезе сопла, при ра<(0,2 – 0,4)рн. В ходе экспериментов было установлено, что число Маха в сечении, где располагается граница скачков уплотнения при их проникновении внутрь сопла, может быть найдено из уравнения: , (2.8) где Мх – число Маха в сечении границы скачков уплотнения; &#958; – поправочный коэффициент.

После нахождения из этого уравнения числа Мх можем определить: - местоположение сечения Х: , (2.9) - удельный импульс двигателя: , (2.10) - скорость потока рабочего тела в сечение Х: , (2.11) - температуру рабочего тела в сечении Х: (2.12) 2.2 Термодинамические процессы, протекающие в камере электронагревного движителя Обобщенно можно представить ТД процессы, протекающие в ЭРД с ВЧ нагревом рабочего тела, следующим образом (см. рисунок 17): Рисунок 3. Схема электронагревного ракетного движителя Запишем уравнение баланса энергии в интегральной форме для промежутка времени в предположении установившегося процесса работы двигателя: , (2.13) где Qрас –потери энергии в двигателе, связанные с рассеянием ее в стенки камеры и сопла и др.; Ср0, Сра – изобарные теплоемкости рабочего тела соответственно при температурах рабочего тела на входе в камеру и на выходе из сопла, Дж/(кг*К); Т0, Та - температуры рабочего тела соответственно на входе в камеру и на выходе из сопла, К; w0, wа – скорости потока рабочего тела соответственно на входе в камеру и на выходе из сопла, м/с. Разделим все члены записанного уравнения на ( ), т.е. приведем его к удельной форме: , (2.14) Его можно записать иначе: , (2.15) где. Связь параметров рабочего тела на срезе сопла с параметрами в камере определяется следующей зависимостью: или . (2.16) С учетом допущения об идеальности рабочего тела: . (2.17) Исходя из предположения адиабатности течения, получим: , (2.18) хотя на самом деле течение является изоэнтропным, в данной формуле, так же как и в последующих, следует вместо k писать nиз, причем nиз<k. Исходя из вышеприведенных формул, имеем: . (2.19) Связь параметров рабочего тела в критическом сечении сопла с параметрами в камере: или , , (2.20) , . Определим связь параметров рабочего тела в камере с площадью критического сечения сопла.

Из уравнения: , (2.21) получим: . (2.22) Моделирование основных газодинамических процессов в ЭНД с ВЧ нагревом рабочего тела, в качестве которого использовались различные водород содержащие и водород не содержащие газы, осуществлялось с использованием вышеприведенных формул.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела

Двигатели малых тяг, которые осуществляют коррекцию и стабилизацию таких космических аппаратов, обладают некоторыми особенностями, например,… В основном скорость истекающей плазмы (характеристическая скорость) определяет… Чем больше значение характеристической скорости, тем больше и удельный импульс.Для осуществления длительных работ…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Разработка численной модели электроракетного двигателя с ВЧ нагревом рабочего тела

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Сравнительный анализ ЭРДУ
Сравнительный анализ ЭРДУ. Применение ионных плазменных двигателей малой тяги на геостационарных спутниках имеет следующие преимущества: уменьшение стартовой массы, увеличение массы полезного груза

Применение РИД
Применение РИД. Уже многие годы РИД разрабатываются во многих странах. Были исследованы ГРК диаметрами от 10 до 35 см. Наиболее изучен РИД 10, позволяющий получить тягу до 25 мН. Для применения эти

Общие преимущества РИД
Общие преимущества РИД. По сравнению с другими двигателями РИДУ обладают следующими преимуществами: 1) Не требуется эмиттер электронов. Для ВЧ ионизации рабочее тело ионизируется в ГРК ВЧ по

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги