Вдув газа и впрыск жидкости в сопло

Если через отверстие в стенке сопла втекает в поток вторичная струя жидкости или газа, то часть потока отклоняется от стенки; а вверх по течению от отверстия образуется зона повышенного давления. При этом возникает боковая сила, которая складывается из реактивной силы вторичной струи и равнодействующей сил давления в области отрыва потока.

v Обтекание струйного препятствия в сопле сопровождается не только возникновением боковой силы, то и приростом тяги, так как сопротив­ление вторичной струи не передается соплу, а равнодействующая сил по­вышенного давления по зоне отрыва имеет осевую составляющую (бо­ковая стенка сопла наклонена к оси РДТТ).

Вторичная струя жидкости или газа воздействует на основной поток как источник массы, количества движения и энергии. Так, в плоском сверхзвуковом сопле (с выходным сечением высотой h_a) воздействие вторичной струи бесконечно малой интенсивности dm приводит к повы­шению давления в потоке:

,

где Н, р - энтальпия и давление в потоке; v =М а - скорость потока; v _BT - скорость вторичной струи; v _BTcos - осевая составляющая ско­рости вторичной струи; N - молярная масса.

Равнодействующая сил давления по возмущенной области длиной равна ,а соответствующий удельный им­пульс определяется соотношением

.

Удельный импульс боковой силы при вдуве (впрыске) газа (жид­кости) в закритическую часть сопла (табл. 4.14. к= 1,24, Т= 300К, М=2,5):

.

где I _вт - собственный удельный импульс вдуваемой (впрыскиваемой) струи.

Коэффициент усиления при вдуве инертного газа в закритическую часть сопла. Возмущенную пристенную зону, возникающую при вдуве газа в закритическую часть сопла, можно разделить на две части: вверх и вниз по течению от отверстия вдува, находящегося на расстоянии l от выходного сечения сопла. Коэффициент усиления для первой части области, характеризуемой отрывом потока перед трехмерным струй­ным препятствием, равен 1,5...1,8, а коэффициент усиления для второй области увеличивается пропорционально (l/d_э)^0,5. В результате анализа экспериментальных данных имеем

,

где - угол между осью канала вдува и осью сопла ракетного двигателя; — эквивалентный диаметр отверстия (здесь и — расходные комплексы для газов вторичного и основного по­токов; ).

Приведенная формула для К_у справедлива до тех пор, пока цент­ральный угол охвата возмущенной области в выходном сечении сопла 2 _а менее 160°. При распространении возмущения на противополож­ную вдуву сторону сопла (2 _а> 160°) коэффициент усиления умень­шается, и уменьшение пропорционально _а (80° _а 160°):

.

Таблица 4.14

Дата добавления: 2015-07-16