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讲讲圆内孔(附带小作业)

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#楼主# 2016-11-21

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圆孔是非常常用的内孔,但是很多人用圆孔的姿势水平还是太低了。
    普通圆内孔是非常剧烈的增面燃烧药柱,会引起非常剧烈的燃烧室内压强变化以及质量流率变化。
    那么首先就要知道,为什么我需要这么注意这些变化。
    压强变化会引起燃料比冲的变化,不过这还是不坠重要的,因为啊这个到了足够的压强了以后比冲随压强的变化其幅度是很小的。相同压强步距增长下,比冲随之变化的幅度是随压强增长而变小。
    更重要的是质量流率的变化。你问我怎么一回事,我完全可以一句:无可奉告,这是坠吼的。但是呢我这么说你们也不高兴,所以也就讲一下。
    那么就要讲讲啊,我们一般都会对发动机推力曲线做出要求,一般我们要求推力曲线平稳甚至缓慢降低的状态。那么就先要知道推理是怎么一回事对吧。


    推力
    首先推力主要就是排气的力。所以可以直接用
F1=V排气M物质流量
这是坠重要的,但是推力不是这么简单,不只是物质流量和排气,也要考虑到压强差的行程。
一方面是出口压强向外的力
F2=P出口*A喷管出口面积
另一面是外界压强向发动机内的力
F3=P外界*A喷管出口面积
两个力是作用方向相反的,并且推力和排气的力相同大小方向相反,所以可以写成:
Fp=(P出口-P外界)A喷管出口面积
于是推力可以解为
F=MV+(P出口-P外界)A喷管出口面积
    所以这里为了方便说明,认为喷管设计完美膨胀,即P出口=P外界,这样压强作用的力就为0,推力纯粹由排气速度和物质流量产生。
    我们再设定比冲不变,那么就可以完全看出推力就是由物质流量决定的。

    这里我就设定一个发动机喷喉直径10mm,内孔30mm,药柱直径60mm,长度250mm,让我们来算一算物质流量。

    推进剂a=6 n=0.3 C*=800m/s ρ=1.5g/cm^2
具体计算就无可奉告,假如你们还是不高兴,那你们还要学习一个。

这儿就是物质流量,可以看出物质流量的变化非常剧烈,从初始的0.3Kg/s到几乎0.78Kg/s,整个过程也只在1.5s完成。

再来看压强曲线,初始压强3MPa到最高8.1MPa,整个压强变化巨大。实际上计算上压强合力,初始推力和峰值差距会比物质流量体现的夸张的多。


那么问题来了,有没有办法缓解这个问题呢?
有,也就是让端面参与燃烧,但同时也意味着高温燃气会长时间的直接接触部分隔热层,对于隔热的要求会高许多。假如能解决这个问题让我们再来看看端面可燃的计算结果。
和之前的发动机设定相同,加上两个可燃的端面,让我们来算算结果如何。
物质流量显然平稳了些


初始物质流量改变为0.38Kg/s,最大物质流量也降低到了0.656Kg/s。相比之下,整个物质流量曲线变得更加平稳。
再来看看压强曲线:


初始压强提高到了3.8MPa,而峰值成功降低到了6.7MPa,相较之前是不错的提升。


    小作业
有人可能说了,效果没有想得那么好啊。当然,这里只是当做一段药柱的两个端面参与燃烧,假如是两根药柱四个端面参与燃烧又会怎么样的?欢迎大家自己计算并在回帖中贴出计算结果啦~
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xian333c 发表于 2016-11-21 23:46:06
先做完的人给10MT币,其他人则给5MT币资瓷
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猎鹰 发表于 2016-11-22 01:06:39
因为我这个软件带有喷管数据分析功能,所以不能直接输入特征速度。所以我就输入了一些温度,比热比,分子量满足要求的数据。利用了求推进剂a n的模块内的求特征速度功能算出此数据符合要求。


利用仿真器得出数据:最大压强5.6mpa,最小4.7mpa。最大推进剂流量551g/s,最小推进剂流量458g/s。当端面增加为四个时整个曲线都更平滑了。
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地板
创客奇侠 发表于 2016-11-30 12:29:17
實在是太深奧了  筆記-學習[s:131]中
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