ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

UDC 533.6.013.14 : 629.1.025.3

Технічна механіка, 2022, 4, 26- 34

ВПЛИВ ДОВЖИНИ СКОРОЧЕННОГО СОПЛА З НАСАДКОМ НА ТЯГОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.04.026

Тернова К. В., Стрельников Г. О., Прядко Н. С., Катренко М. О.

Тернова К. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Стрельников Г. О.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Прядко Н. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Катренко М. О.
Oles Honchar Dnipro National University,
Україна

      В даний час при вирішенні нових завдань розробники сопла для ракетного двигуна все частіше звертаються до нетрадиційних конфігурацій, що відрізняються від класичного сопла Лаваля. Порівняно новим напрямом у проєктуванні надзвукових сопел є створення так званого дзвоноподібного сопла, яке має, на відміну від класичного сопла Лаваля, більший кут входу в надзвукову частину сопла. При цьому розглядаються сопла з двома ділянками розширення потоку надзвукової частини сопла. При вирішенні подібних завдань не розглядався вплив співвідношення довжин обох ділянок скороченого сопла на його характеристики. Метою даної роботи було визначення впливу довжини конічної початкової надзвукової ділянки з незмінною формою дзвоноподібного насадка на розподіл статичного тиску в соплі та його тягові характеристики.
      При дослідженні показників цього сопла використовувався обчислювальний пакет ANSYS Fluent. В результаті досліджень було показано, що картини течії в соплі (поля швидкостей) змінюються зі зміною довжини вхідної (у насадок) конічної частини і ступеня недорозширення потоку. В земних умовах (Рн = 1 бар) для всіх варіантів спостерігається розвинена відривна зона, що починається від кутової точки переходу конічної частини в насадок; при цьому тиск на стінці насадка практично дорівнює тиску навколишнього середовища. За великого ступеня недорозширення потоку в соплі (Р0 = 300) і в «порожнистих» умовах (Рн =0,1 бар) потік у насадці примикає до стінки. При великому ступені недорозширення потоку в соплі тиск у насадці зростає від кутової точки до зрізу насадка, а зі зменшенням довжини насадка тиск на зрізі насадка збільшується. Коефіцієнт тяги сопла зменшується зі збільшенням ступеня недорозширення потоку в соплі, досягаючи постійного значення після примикання потоку до стінки насадка за кутовою точкою переходу сопла в насадок. При великих ступенях недорозширення потоку коефіцієнт тяги сопла вище для сопла з більшою довжиною конічної частини. Результати розрахунків добре корелюють з результатами експериментальних досліджень подібних сопел.
     

скорочене сопло ракетного двигуна, дзвоноподібний насадок, розподіл швидкостей у потоці, розподіл статичного тиску в соплі, коефіцієнт тяги сопла

1. Kumar A., Ogalapur S. G. Design of minimum length nozzle by method of characteristics. International Journal of Science, Engineering and Technology. 2020. No. 8(6). Pp. 1–7.

2. Ozkan Yu. E. Design of a supersonic nozzle using method of chacteristics. Graduation project. Department of Astronautical Engineering. Istanbul Technical University. Faculty of Aeronautics and Astronautics. 2021. 37 pp.

3. Murnaghan M. Study of minimum length, supersonic nozzle design using the method of characteristics. Master's Thesis. Escola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT). Terrassa, June 2019. 82 pp.

4. Kovalenko N. D., Strelnikov G. A., Gora Yu. V., Grebenyuk L. Z. Gas Dynamics of Truncated Supersonic Nozzles. Kyiv: Naukova Dumka, 1993. 223 pp. (in Russian).

5. Joshi P., Gandhi T., Parveen S. Critical designing and flow analysis of various nozzles using CFD analysis. International Journal of Engineering, Research & Technology. 2020. V. 9. Iss. 02. 2020. Pp. 421–424. https://doi.org/10.17577/IJERTV9IS020208

6. Asha G., Mohana D. N., Priyanka K. S., Govardhan D. Design of minimum length nozzle using method of characteristics. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT).2021. V. 10, Iss. 05. Pp. 490–495.

7. Sreenath K.R, Mubarak A.K. Design and analysis of contour bell nozzle and comparison with dual bell nozzle. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2016. V. 3. Iss. 6. Рp. 52–56.

8. Genin C., Schneider D., Stark. R. Dual-bell nozzle design. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2021. V. 146. Рp. 395–406. https://doi.org/10.1007/978-3-030-53847-7_25

9. Krushna B., Srinivasa R. P., Balakrishna B. Analysis of dual bell rocket nozzle using computational fluid dynamics. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2013. V. 02. Iss. 11. Pp. 412–417. https://doi.org/10.15623/ijret.2013.0211060

10. Ihnatiev O. D., Pryadko N. S., Strelnikov G. O., Ternova K. V. Gas flow in a truncated Laval nozzle with a bell-shaped tip. Teh. Meh. 2022. No. 2. Pp. 39–46. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.039

11. Stolarski T., Nakasone Y., Yoshimoto S. Engineering Analysis with ANSYS Software. 2nd Edition. Butterworth-Heinemann. 2018. 553 pp.

12. Strelnikov G.A. Adjustable Supersonic Nozzles of Small Length. Dnepropetrovsk: DGU Publishers, 1993. 191 pp. (in Russian).

13. Ihnatiev O. D., Pryadko N. S., Strelnikov G. O., Ternova K. V. Thrust characteristics of a truncated Laval nozzle with a bell-shaped tip. Teh. Meh. 2022. No. 3. Pp. 35–46. https://doi.org/10.15407/itm2022.03.035

Copyright (©) 2022 Тернова К. В., Стрельников Г. О., Прядко Н. С., Катренко М. О.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка