Розрахунок і побудова газодинамічного профілю камери

 

Профілювання камери згоряння ( КЗ ) починають з вибору її форми.Розглянемо порядок профілювання КЗ циліндричної форми з плоскою змішувальною головкою.

Вихідні дані:

– площа критичного перерізу

– діаметр критичного перерізу d_кр = 0,219 м;

1. Об’єм камери згоряння V_КЗ, який включає в себе об’єм від вогневого днища до критичного перерізу, визначаємо за зведеною довжиною . Тоді

.

Величину можна визначити за рекомендаціями залежно від обраного палива [3], за параметрами камери «базового» двигуна або за емпіричною формулою .

Скористаємося емпіричною формулою

,

Тоді

.

2. Умовна довжина камери згоряння

.

3. Площа поперечного перерізу камери згоряння

та її діаметр .

4. Профілювання вхідної частини сопла виконують двома сполученими радіусами:

– від критичного перерізу,

– від циліндричної частини камери.

5. Довжина вхідної частини сопла:

; ;

.

6. Координати точки сполучення дуг з радіусами та

; ;

.

6. Об’єм вхідної частини сопла

.

7. Довжина циліндричної частини камери згоряння

.

 

Профілювання сопла можна виконувати геометричною побудовою з використанням графічних залежностей (приблизним способом, рис.3,а) або провести розрахунок координат профілю. Розглянемо послідовність розрахунку профілю закритичної частини сопла на основі «базового» сопла.

Кут конусності на зрізі сопла b_а обирають за двигуном – прототипом або обирають з діапазону 2 b_а = 10°…20°.

Вихідні дані:

– відносний діаметр зрізу сопла 4.996;

– кут конусності на зрізі сопла ;

– показник ізоентропи розширення n =1.238.

 

«Базовим» для проектованого буде сопло, яке має такий же кут і кут b_а = 0, але для перерізу з кутом нахилу дотичної, що співпадає зі значенням кута b_а, обраного для проектованого сопла, відносний діаметр співпадає із заданим .

Параметри «базового» сопла можна визначити за табл..10.3-10.6 [5].

1. Обираємо табл. 10.3 зі значенням показника процесу n = 1,25, яке найближче до розрахункового n =1.238. Зі стовпчика, що відповідає заданому , за відомим значенням відносного діаметра на зрізі сопла знаходимо зведену довжину сопла та кут на вході . Оскільки задане значення = 4.996 в таблиці відсутнє, проводимо лінійну інтерполяцію за сусідніми значеннями . Для знаходимо =15,6195, =0,4932, за – =17,9249, =0,5128:

;

;

.

2. Для визначеного кута знаходимо значення , і комплекс для сопла з повністю паралельним витіканням :

;

;

;

.

3. Задаємо кілька значень кута нахилу дотичної до контуру сопла у діапазоні від до і для кожного визначаємо координати контору сопла за формулами:

; ,

де ; ;

; .

Результати обчислень заносимо до табл. 1.

Таблиця 1

Координати профілю сопла

Переріз сопла
Критичний переріз					0.114
Проміжні перерізи:
№1	1.264	0.218		0.604	0.1095
№2	1.412	0.498		0.636	0.161
№3	1.562	0.795		0.67	0.178
№4	2.862	1.111		0.706	0.327
№5	3.574	4.556		1.099	0.408
№6	4.306	7.232		1.405	0.491
Вихідний переріз	4.995	11.044		1.84	0.562

 

За визначеними розмірами камери згоряння і сопла за вказаною нижче схемою будують профіль камери. Для забезпечення безвідривної течії газу на вході до закритичної частини сопла виконують округлення радіусом r = (0.1…0.2) d_кр (рис. 3б). Координати спряження дуги радіуса r з профілем сопла визначають за формулами:

Dх₁ = rsinb_m; Dy₁ = rcosb_m; y₁ = y_кр+Dy₁.

б

а

Рис. 3. Схема побудови газодинамічного профілю камери РРД:

а – докритична частина; б – вхід до закритичної частини