Расчет роторно-поршневого двигателя

Определение параметров невозмущённого потока по заданным исходным данным. Расчет параметров во входном сечении и по тракту диффузора. Уравнение равенства секундного расхода. Расчет геометрических параметров в сопловой части заданного двигателя.

Министерство образования Российской Федерации

Тульский Государственный Университет

Курсовая работа по дисциплине:

« Ракетостроение »

Расчет роторно-поршневого двигателя

Выполнил: студент гр.131201 Мартынов М.Н.

Руководитель: д.т.н., профессор Поляков Е.П.

Тула 2005

Задание

Рассчитать РПД, при следующих исходных данных:

Скорость полёта

МН=2

Высота полёта

Н=6 км

Тяга двигателя

2*105Н

Топливо

ТТ1

Режим работы

РМТ

Допущения принятые при расчёте

1. Полагаем, что основное рабочее тело – идеальный газ.

2. Движение рабочего тела рассматривается как одномерное течение (параметры рабочего меняются только в продольном направлении).

Рис. 1 Расчётная схема РПД

Порядок расчёта

1. Определение параметров невозмущённого потока по заданным исходным данным

Исходя из заданной высоты полёта, определяем термодинамические параметры невозмущённого потока:

Высота над уровнем моря, м

6000

Температура, К

249,13

Давление, Па

47214,7135

Плотность, кг/м3

6,602∙10-1

С помощью газодинамических функций определим параметры торможения невозмущённого потока. Для этого определим значения приведённой скорости невозмущённого потока и соответствующих газодинамических функций:

;

;

;

;


;

;

.

2.Определение параметров во входном сечении диффузора

Будем рассматривать частный случай работы двигателя – расчётный режим. При этом параметры потока во входном сечении диффузора будут равны параметрам невозмущённого потока:

;

;

;

;

;

;

.

3.Определение параметров по тракту диффузора

Скорость полёта рассчитываемого РПД Мн=2.

Принимаем коэффициент восстановления давления в диффузоре. Диффузор рассматриваемого двигателя должен обеспечивать величину коэффициента восстановления давления не менее . Будем рассматривать диффузор с системой состоящей из двух скачков, величина коэффициента восстановления давления при этом .

Определим параметры торможения на выходе из диффузора:

;

Температура торможения в первом приближении остаётся постоянной:

;

;

Определим значение относительной скорости в выходном сечении диффузора и величину площади входного сечения камеры:

;

где =50÷70.


;

;

;

площадь входного сечения диффузора в данном случае принята равной 1.

Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока на выходе из диффузора:

;

;

;

;

;

;

4.Определение параметров в сечении .

;

;

.

Определим значение относительной скорости сечении :

.

Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока на выходе из диффузора:

;

;

;

;

;

.

5.Определение параметров в выходном сечении КС.

Коэффициент увеличения температуры (относительный подогрев):

,

где Hu=3900(1,638∙107) – низшая теплотворная способность топлива;

L0=2,36 – стехиометрический коэффициент.

;

Определим температуру торможения в сечении 3-3:

;

;

Давление торможения в 3 сечении определим из уравнения равенства секундного расхода:

;

;

.

Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока в сечении 3-3:

;

;

;

;

;

6.Расчёт параметров в сопловой части двигателя

Определим относительную скорость в выходном сечении сопла:

;

Определим с помощью газодинамических функций термодинамические параметры потока в сечении 4:

;

;

;


;

;

;

;

;

;

Режим максимальной тяги (РМТ) характеризуется значением коэффициента избытка окислителя .Учитывая, что величина относительного подогрева не должна превышать предельного ее значения, получаем значение α=1,51. Это значение коэффициента избытка окислителя будем использовать в дальнейших расчётах.

7.Расчет геометрических параметров

Рассчитаем геометрические параметры заданного двигателя:

При принятой площади F1=1м2 тяга равна

При заданном значении тяги Рзад=2*105Н площадь входного сечения диффузора будет равна:

;

Площадь миделя в этом случае равна:

;

Считая площадь миделя от сечения 2-2 до сечения 3-3 постоянной:

,

Определим площадь выходного сечения сопла:

;

Определим параметры в критическом сечении сопла:

Площадь критического сечения сопла:

;

;

.

Построим графики распределения параметров по тракту двигателя: