[image]

Расчет сопла Лаваля

 
1 2 3 4 5
RU whuser400 #14.11.2015 00:23
+
-
edit
 

whuser400

новичок
А кто-нибудь знает, как переименовать тему?
   41.041.0
+
-
edit
 

Monya

опытный

whuser400> Также, речь может идти о генераторе для гибридных транспортных средств или о двигателе для крупных безпилотников...
Тогда это должен быть действительно крупный и скоростной беспилотник.
Даже достаточно большие барражирующие БЛА стоят с поршневым двиглом и классическим винтом. Глянь на всякие Heron/Predator/Reaper.
ТРД стоят только на хардкоре типа ТУ-143/Global Hawk или последних вундервафлях X-47B/Скат.
Конструкторы ведь считать умеют, наверное. Аналогично, скорей всего, дело обстоит и с приводом для гибридок. Неспроста ведь турбины применяются как привод генератора только на больших судах/тепловозах (тоже ведь гибридный транспорт, да и то на железхке дальше экспериментов не пошли). А даже уже на менее габаритных судах и карьерных самосвалах приводом генератора служит двигатель.
Так что велосипед штука хорошая, но изобретать его дело неблагодарное. Энергетическая ниша применения ГТД давно уже обсчитана. Понятно, хочется моднявую турбину в машину, но уже сколько лет пытались изгнать этот мерзкий кривошипно-шатунный механизм (со всеми его дисбалансами, трениями, клапанами), но живуч оказался, скотина :)
   46.0.2490.8646.0.2490.86
+
-
edit
 

Monya

опытный

whuser400> Аналогичный подход можно не только к соплу Лаваля применять, но и вобще...
whuser400> Также, само сопло у ТРД есть и его тоже надо рассчитывать. Подход, походу, один и тот же...
А нафига тогда сопло Лаваля (звучит что-ли красиво?). Тогда уж просто коническое сопло (дозвуковое).
Газодинамика сверхзвуковых потоков существенно отличается от дозвуковых. Местами даже вовсе наоборот все происходит. Вот как в сопле Лаваля. На дозвуке газ ускоряется в конфузоре (сужающейся части), после прохода критического сечения (в нем звуковая скорость) продолжает ускорятся в расширяющейся части. Т.е. с точки зрения газодинамики конфузором для сверхзвукового потока является расширяющаяся труба.
А в лопаточных решетках турбин как правило течение дозвуковое. Исключения, пожалуй только турбины привода ТНА ЖРД открытого типа. Там активные малорасходные турбины, но КПД у них не айс.
В компрессорах ТРД правда тема актуальная, у того же Д-20П, ЕМНИП, первые ступени компрессора сверхзвуковые. Но для малых моторов такое вряд-ли оправдано.
   46.0.2490.8646.0.2490.86
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Monya> А нафига тогда сопло Лаваля (звучит что-ли красиво?). Тогда уж просто коническое сопло (дозвуковое).
Monya> А в лопаточных решетках турбин как правило течение дозвуковое. Исключения, пожалуй только турбины привода ТНА ЖРД открытого типа. Там активные малорасходные турбины, но КПД у них не айс.
Monya> В компрессорах ТРД правда тема актуальная, у того же Д-20П, ЕМНИП, первые ступени компрессора сверхзвуковые. Но для малых моторов такое вряд-ли оправдано.

Я же объяснял - интересно, как более общая задача, охватывающая как до, так и сверхзвуковые течения. Ответа же, по сути, так и не получил...
И данный профиль мне все-таки реально нужен, но совсем не для сопла...

Что это за "турбины привода ТНА ЖРД открытого типа"?

"Д-20П, ЕМНИП, первые ступени компрессора сверхзвуковые" - значит есть профиль лопаток и для сверхзвука? Какой, интересно, там подход к расчету?

По поводу крупных безпилотников... Именно про них и речь, т.к. действительно малым достаточно и поршневых моторов. Ну или существующих микротурбин.
Если не получится идея с гибридными ТС, то остается же еще малая авиация, в тех ее нишах, где нужна мощь, заключенная в малых размерах...
   41.041.0
+
-
edit
 

Monya

опытный

whuser400> Что это за "турбины привода ТНА ЖРД открытого типа"?
ЖРД, понятно, наверное, - жидкостной ракетный двигатель, ТНА - турбонасосный агрегат.
ЖРД с насосной подачей открытого типа - ТНА использует в качестве привода турбину со сбросом продуктов привода наружу (можно через рулевые сопла), закрытого типа - там турбина привода использует часть одного компонента с полным расходом второго, после рабочее тело поступает в камеру сгорания двигла и дожигается полностью.
Так вот турбины ТНА ЖРД открытого типа перимущественно представляют собой активную лопаточную решетку, работающую на сверхзвуковых скоростях. Удельные мощности (весовые и расходные) у них довольно высокие, а с КПД дело плохо. Но там другого выхода не было.
Основная мурзилка для студентов была в мое время Теория и расчет агрегатов питания жидкостных реактивных двигателей. Овсянников Б. В., Боровский Б. И., но познания в газодинамике уровня курса 3 советского ВУЗа требуются.
Ветка даже была тут на форумах, ТНА-трёп.
По соплам аналогичного типа книжка Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. сборник (ред. Г.Г.Гахун)
whuser400> "Д-20П, ЕМНИП, первые ступени компрессора сверхзвуковые" - значит есть профиль лопаток и для сверхзвука? Какой, интересно, там подход к расчету?
По компрессорам сверхвуковым с литературой не помогу, не моя специфика была, знания поверхностные, мож кто из форумчан аналогичную литературу посоветует.
Ну,а вообще, сначала надо в библиотеку :) . Тема "Как вообще рассчитать сопло" явно не для форума (по крайней мере в такой постановке вопроса), слишком ИМХО общая, поконкретней надо как-то. Требования (ну расходы, тяги, масса, примеры или заготовки какие-то) к агрегату, а потом уже обсуждать. Как-то так, думается.
   46.0.2490.8646.0.2490.86
Это сообщение редактировалось 14.11.2015 в 03:09
RU whuser400 #14.11.2015 04:11
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Турбовинтовентилляторный (ТВВД) с ПРЯМЫМ приводом вентиллятора от турбины второго контура (т.е. не нужен редуктор - некоторый аналог танкового ТРД):
Прикреплённые файлы:
propfandiagram.gif (скачать) [536x292, 47 кБ]
 
 
   41.041.0
Это сообщение редактировалось 14.11.2015 в 04:37
RU whuser400 #14.11.2015 04:13
+
-
edit
 

whuser400

новичок
ТВВД:
Прикреплённые файлы:
Engine_GE36.jpg (скачать) [600x386, 70 кБ]
 
 
   41.041.0
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Monya> Ну,а вообще, сначала надо в библиотеку :) . Тема "Как вообще рассчитать сопло" явно не для форума (по крайней мере в такой постановке вопроса), слишком ИМХО общая, поконкретней надо как-то. Требования (ну расходы, тяги, масса, примеры или заготовки какие-то) к агрегату, а потом уже обсуждать. Как-то так, думается.

Спасибо за литературу.

1. А по форсажной камере не ответите?
Вроде как ФК - просто труба с дожиганием доп. топлива. За счет чего тут тяга образуется?
Правильно ли я понимаю, что волны давления после ФК, т.к. дело имеем с дозвуком, повышают давление во всем тракте ТРД и таким образом увеличивает давление и собственно эффективность ступеней компрессора?

2. Камера сгорания подогревает воздух, увеличивая его объем при постоянном давлении. Но волны давления, на дозвуке, все же должны и несколько увеличивать давление и в компрессоре? Т.к. получаем давление на лопатки компрессора сзади по аналогии с вентиллятором у стенки или по аналогии с экранным эффектом - так?

3. И аналогичная ситуация в сужающемся сопле, т.к. сам по себе конус создает только тягу назад. Сопло же, в комбинации с остальным трактом ТРД, ускоряя частицы газа, передает некоторое давление и в предыдущие ступени двигателя, по аналогии с чисто ракетным двигателем или проткнутым воздушным шариком?

4. Лопатки компрессора создают основную тягу, по аналогии с подъемной силой крыла, за счет разряжения на их передней части при дозвуковом их обтекании. Реакция же, за счет отброса массы газа имеет сильно меньшую долю в тяге - так?
Поменяется ли это соотношение при их работе на сверхзвуке?

5. Спрямляющий аппарат ступеней компрессора имеет расширяющиеся каналы для повышения давления дозвукового потока... Т.о. каждая след. ступень имеет дело с газом под давлением, т.е. повышена хаотическая составляющая молекул газа.
Если бы наоборот, каналы были сужающие и служили бы для разгона газа - это бы ухудшило работу вращающихся лопаток компрессора и мы бы не мели подъемной силы/разряжения на их передней части, а только передачу импульса от набегающх частиц?
   41.041.0
Это сообщение редактировалось 14.11.2015 в 04:54
RU whuser400 #14.11.2015 04:42
+
-
edit
 

whuser400

новичок
И, кстати, камера сгорания у существующих ТРД не айс - неправильно организованы смешение и поджиг топлива...
Т.е. тут еще огроменный резерв есть (и это еще мягко сказано)!
И также нужно организоввывать устойчивые зоны горения в отдельных камерах...
Тогда не будет проблем с пуском двигла + можно будет организоввывать горение во всем массиве КС!
   41.041.0
+
-
edit
 

whuser400

новичок
А качественно, на словах, можете сказать, какие критерии оптимизируются при расчете сопел? Ну чтобы не было срыва потока и, соотв., вихреобразования, резких зон повышения/понижения давления, увеличение скорости частиц вдоль оси двигателя и т.д...
   41.041.0
RU whuser400 #14.11.2015 05:24
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Спиновые детонационные двигатели отличаются от пульсирующих тем, что детонационное горение топливной смеси в них происходит непрерывно ─ фронт горения перемещается в кольцевой камере сгорания, в которой топливная смесь постоянно обновляется.
Прикреплённые файлы:
 
   41.041.0
RU whuser400 #14.11.2015 05:32
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Поворотный (спиновый) детонационный двигатель:
 
   41.041.0
+
-
edit
 

digger

аксакал

whuser400> Поворотный (спиновый) детонационный двигатель:
Он все равно пульсирующий, ротор играет роль жалюзи.Можно еще пойти в этом направлении, сделать гибрид ПВРД и ТРДД.Сделать ротор в виде воздушного винта с рудиментарной турбиной, чтобы он продувал ПУВРД и одновременно перекрывал в нужный момент камеру сгорания.


Я высказывал идею раньше в теме.Поднимать степень сжатия - за счет малого расхода воздуха на центробежной ступени большого относительно мощности диаметра, может и получится.Т.е. совсем узкая щель по периметру ротора.
   42.042.0
+
-
edit
 

whuser400

новичок
авиабаза авиатехника авиационный ТВВД ТВРД ТРД
digger> Он все равно пульсирующий, ротор играет роль жалюзи.Можно еще пойти в этом направлении, сделать гибрид ПВРД и ТРДД.Сделать ротор в виде воздушного винта с рудиментарной турбиной, чтобы он продувал ПУВРД и одновременно перекрывал в нужный момент камеру сгорания.
digger> Я высказывал идею раньше в теме.Поднимать степень сжатия - за счет малого расхода воздуха на центробежной ступени большого относительно мощности диаметра, может и получится.Т.е. совсем узкая щель по периметру ротора.

Да, я потому его здесь и привел.
КБ Люльки пошло в том же направлении - вставляют прямо в форсажную камеру.
И, кстати, наши отказались от перекрытия механического и пошли к стоячим волнам и разряжению, создаваемым самими ударными волнами...

Я тоже сразу думал о миксе, т.к. в чистом виде мне ни то, ни другое не нравится.
И да, если использовать одну ступень - то это только центробежное колесо, т.к. у него степень сжатия выше.

"одновременно перекрывал в нужный момент камеру сгорания" - можно, интересно, ограничиться просто подпором газа со стороны компрессора или придется делать именно клапаны, как в ПуВРД? Можно конечно работать и на отраженных волнах, как КБ Люльки...

Чем, кстати, одновременное горение (дозвуковое) по всему объему камеры сгорания будет сильно отличаться от детонации (сверхзвукового горения)?
Как получить именно детонационную волну, имея просто камеру с обогащенной смесью? В КБ Люльки это делают сходящимися сверхзвуковыми течениями, но хочется без них. В ДВС внутреннего сгорания получают же иногда детонацию в цилиндре без всяких сверхзвуковых течений...
Т.о. вопрос еще и в том, как получить именно детонацию, а не горение...
   41.041.0
Это сообщение редактировалось 16.11.2015 в 00:09
+
-
edit
 

whuser400

новичок
digger> Я высказывал идею раньше в теме.Поднимать степень сжатия - за счет малого расхода воздуха на центробежной ступени большого относительно мощности диаметра, может и получится.Т.е. совсем узкая щель по периметру ротора.

Еще мысли в тему...

ПуВРД надо тогда безклапанный делать - клапаны прогорят быстро или усталостные трещины пойдут. Подойдет-ли вместо клапанов динамческий напор от компресора?
В сущности, да хрен с ней с детонацией, подойдет и одновременное горение в КС.
Хотя вариант с детонацией тоже надо разобрать...
Хотя конечно использовать какой-нибудь сверхзвуковой скачок уплотнения в качестве клапана ПуВРД было бы прикольно...
   41.041.0
LT Bredonosec #16.11.2015 21:38  @whuser400#11.11.2015 13:52
+
-
edit
 
чисто имхо, но ГТД, да еще и с хоть сколько-то интересной экономичностью и тягой, при
whuser400> допускающий невысокую/некачественную чистоту обработки/центровки лопаток и прочих поверхностей, т.к. допускающий сборку в сельпо...
- это фантастика.
Модельные пусть и собирают в гараже, но детали изготавливают совсем не на коленке. И насколько видел, чистота поверхности там достойная.

Насчет 2 контура - тогда первый придется делать настолько узким, что его эффективность падает до превращения всей задумки в неинтересную, кмк. Доказать в цифирях не смогу, но как помню, модельные разглядывал - с тягой на 30 кг - ненамного больше движков с тягой на 10 и на 5 кг.
   26.026.0
RU TEvg-2 #16.11.2015 21:58  @Bredonosec#16.11.2015 21:38
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

Bredonosec> чисто имхо, но ГТД, да еще и с хоть сколько-то интересной экономичностью и тягой, при
whuser400>> допускающий невысокую/некачественную чистоту обработки/центровки лопаток и прочих поверхностей, т.к. допускающий сборку в сельпо...
Bredonosec> - это фантастика.


От ТРД требуется дешивизна. Экономичность - это хорошо. Но даже дайте 50 килограмовый джет-кат не за 12 килоевров а за 1 килобакс - была бы совсем другая тема.

Вы скажете - этого не может быть никогда. ИМХО в принципе возможно. Так же как стали возможными доступные компы и цифовые фотоаппараты - то что казалось фантастикой. ТРД проще поршевого двигателя. Конструктивно проще. Технологически кстати сопоставим.
Сделайте ПД на коленке - его заклинит через пару минут.
А ТРД на коленке возможно даже продержится больше пары минут.
Так же как простейшие самолеты и планеры конструктивно проще легковых автомобилей. Но стоят очень дорого.

Bredonosec> Насчет 2 контура - тогда первый придется делать настолько узким, что его эффективность падает до превращения всей задумки в неинтересную, кмк. Доказать в цифирях не смогу, но как помню, модельные разглядывал - с тягой на 30 кг - ненамного больше движков с тягой на 10 и на 5 кг.

Почему узким? Сделаем 1-й контур нормальным, а второй ширше. Ну или ширее.
   40.040.0
RU whuser400 #17.11.2015 15:51  @Bredonosec#16.11.2015 21:38
+
-
edit
 

whuser400

новичок
Bredonosec> Модельные пусть и собирают в гараже, но детали изготавливают совсем не на коленке. И насколько видел, чистота поверхности там достойная.
Bredonosec> Насчет 2 контура - тогда первый придется делать настолько узким, что его эффективность падает до превращения всей задумки в неинтересную, кмк.

Ну я же не до фанатизма настаиваю на гараже, имелось в виду просто снижение чистоты. задумка скорее соответствует черновой обработке на 4-х координатных станках с ЧПУ, без дополнительной полировки, хотя и это не обязательное условие - не до фанатизма!

Почему узким? Я же приводил картинку:
Турбовинтовентилляторный (ТВВД) с ПРЯМЫМ приводом вентиллятора от турбины второго контура (т.е. не нужен редуктор - некоторый аналог танкового ТРД):

Расчет сопла Лаваля [whuser400#14.11.15 04:11]

Турбовинтовентилляторный (ТВВД) с ПРЯМЫМ приводом вентиллятора от турбины второго контура (т.е. не нужен редуктор - некоторый аналог танкового ТРД):// Авиабаза
 

- Зачем тут узкий?
   35.035.0
+
-
edit
 

whuser400

новичок
TEvg-2> От ТРД требуется дешивизна. Экономичность - это хорошо. Но даже дайте 50 килограмовый джет-кат не за 12 килоевров а за 1 килобакс - была бы совсем другая тема.

А как вы думаете, в каком диапазоне мощности/тяги и секторе (авиамоделизм/безпилотные ЛА/малая авиация) можно реально продавать ТВРД?
   35.035.0
RU whuser400 #17.11.2015 16:26  @spam_test#13.11.2015 08:18
+
-
edit
 

whuser400

новичок
s.t.> Не расходуемый на сгорание воздух не прогреется если будет быстро проскакивать горячую зону... В случае с ТРД большая область теплообмена, либо с относительно медленным потоком и толстая, либо быстрым потоком и длинная.

Заранее формировать топливо-воздушную смесь, а в камере сгорания поджигать ее по всему объему.
   35.035.0
RU spam_test #18.11.2015 07:54  @whuser400#17.11.2015 16:26
+
-
edit
 

spam_test

аксакал

whuser400> Заранее формировать топливо-воздушную смесь, а в камере сгорания поджигать ее по всему объему.
это решит проблему только в малой доле. Все равно камера сгорания/теплообмена останется маленькая, плюс еще может вылезть проблема с поджигом очень бедной смеси.
   33
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

whuser400> Вот некоторый пример из оборонной отрасли:
whuser400> Двигатель русской ракеты «Калибр»
whuser400> - удельный расход топлива на максимальном режиме - 0,71 кг на кгс в час.

Я посмотрел модельные ТРД. Их тут сильно критиковали за полную никчёмность и огромную жручесть.
Так вот, их жручесть оказалась порядка 1,2-1,25 кг на кгс в час.
Как уже говорилось про Калибр - расход 0,71, у огромного ПС-90А - 0,59.

Ну то есть крошечные одноконтурные моторчики с их кривыми одноступенчатыми компрессорами, с их кривыми одноступенчатыми турбинами, жрут всего в два раза больше топлива, чем весьма классные моторы большой авиации.

В два раза - это не так страшно. И для малой авиации и для беспилотников - это разница весьма приемлима.
Другими словами малые самолеты и БПЛА оснащенные ТРД, смогут решать весьма сложные задачи. Более того БПЛА с ТРД смогут конкурировать с ПД в определенных задачах.
А именно при полетах на большой высоте (10000 м и более) и с большой крейсерской скоростью (400-500 км/ч), реактивный беспилотник массой около 100-200 кг, покажет дальность полета сопоставимую с таковой у БПЛА с ПД летящего на малой высоте. Его преимуществом станет разреженный воздух на больших высотах, который позволить развить гораздо большую скорость, при равной тяге, и тем самым компенсирует больший расход топлива двигателя.
Однако большие скорости дают большую оперативность выполнения задачи, а большие высоты затрудняют противодействие противнику. Планирующие боеприпасы применяемые с больших высот, смогут преодалевать очень большое расстояние до цели, вплоть до реализации удара без входа в зону ПВО противника.
   40.040.0
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

whuser400> Ну я же не до фанатизма настаиваю на гараже, имелось в виду просто снижение чистоты. задумка скорее соответствует черновой обработке на 4-х координатных станках с ЧПУ, без дополнительной полировки, хотя и это не обязательное условие - не до фанатизма!

Полировка - простая вещь. Сложно отгрызть болванку, тем более из жаропрочного сплава до нужной формы.
   40.040.0

TEvg-2

мракобес



Я маленько не допираю с конструктивом Калибровского движка.
На первый взгляд всё симпатично.
Впереди вентилятор. Его крутит задняя турбина. Девайс двухвальный. Видно щель второго контура и первый контур.

Но почему в первом контуре во стороны морды стоит маленькое колесико компрессора, а потом большое? Воздух же сжимать надо, его объем уменьшается.
   40.040.0
+
-
edit
 

whuser400

новичок
TEvg-2> Но почему в первом контуре во стороны морды стоит маленькое колесико компрессора, а потом большое? Воздух же сжимать надо, его объем уменьшается.
Маленькое колёсико - колесо осевого компрессора.
Большое колесо - это уже центробежный компрессор!!! После него щель очень маленькая, а степень его сжатия выше степени сжатия одной ступени осевого компрессора.
   41.041.0
1 2 3 4 5

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru