Вплив кута входу до дзвоноподібного насадку укороченого круглого надзвукового сопла ракетного двигуна на його імпульсні характеристики
Рубрика:
| Прядко, НС, Стрельников, ГО, Тернова, КВ |
| Косм. наука технол. 2024, 30 ;(3):53-60 |
| https://doi.org/10.15407/knit2024.03.053 |
| Мова публікації: Українська |
Анотація: У газодинамічних дослідженнях ракетних двигунів велика увага приділяється характеристикам сопла – його геометрії, імпульсу, втратам та прояву тягових характеристик за різних умов роботи. Дана робота присвячена дослідженню впливу умов входу в дзвоноподібний насадок укороченого сопла на його газодинамічні та імпульсні характеристики. Розглядаються укорочені сопла з однаковими конічними надзвуковими частинами, однаковою загальною довжиною сопла, але різними кутами сполучення конічної частини сопла з дзвоноподібним насадком.
При роботі на рівні моря зміна кута нахилу утворюючої дзвоноподібний насадок не вносить істотної зміни на величину статичного тиску за кутовою точкою та коефіцієнт імпульсу сопла. Це пов'язано з виникненням відриву потоку на кутовій точці і наявністю великомасштабного вихору. При безвідривній течії в соплі під час роботи двигуна ракети на висоті характер розподілу тиску на стінці сопла за кутовою точкою відрізняється при зміні кута сполучення конічної частини з насадком, а максимальне значення на зрізі сопла приблизно однакове. Цей факт пояснюється появою висячої ударної хвилі біля стінки насадка при малих кутах входу (30°).
Проаналізовано імпульсні характеристики течії в соплі при різних значеннях тиску на вході в сопло та навколишнього середовища. Коефіцієнт імпульсу у земних умовах мало залежить від зміни насадка і знижується зі збільшенням тиску на вході в сопло. При роботі на висоті спостерігається слабкий вплив зміни кута входу в насадок на коефіцієнт імпульсу.
|
| Ключові слова: імпульсні характеристики, дзвоноподібний насадок, збурення потоку, кутова точка, укорочене сопло |
References:
1. Asha G., Naga Mohana D., Sai Priyanka K., Govardhan D. (2021). Design of minimum length nozzle using method of characteristics. Int. J. Eng. Res. and Technol. (IJERT), 10, № 5, 490-495.
2. Basics of working in the finite element software package ANSYS (2013). Lecture notes. Part 2. Kharkiv: publishing house KhNADU, 135 p.
3. Cheng G. C., Nichols R., Neroorkar K. D. (2017). Review and assessment of turbulence transition models. Int. J. Eng. Res. and Develop., 13, № 43, 32-57.
4. Génin C., Schneider D., Stark R. (2021). Dual-bell nozzle design. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 146, 395-406.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-53847-7_25
5. Ihnatiev O. D., Pryadko N. S., Strelnikov G. O., Ternova K. V. (2022). Thrust characteristics of a truncated Laval nozzle with a bell-shaped tip. Techn. mech., № 3, 35-46.
https://doi.org/10.15407/itm2022.03.035
6. Joshi P., Gandhi T., Parveen S. (2020). Critical Designing and Flow Analysis of Various Nozzles using CFD analysis. Int. J. Eng. Res. and Technol. (IJERT), 9, № 2, 421-424.
https://doi.org/10.17577/IJERTV9IS020208
7. Kumar M., Fernando D., Kumar R. (2013). Design and optimization of de Lavel nozzle to prevent shock induced flow separation. Adv. Aerospace Sci. and Appl., 3, № 2, 119-124.
8. Menter F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J., 32, № 8, 1598-1605.
https://doi.org/10.2514/3.12149
9. Murugappan S., Gutmark E. J., Lakhamraju R. R., Khosla S. (2008). Flow-structure interaction effects on a jet emanating from a flexible nozzle. Phys. Fluids, 20, 117105.
https://doi.org/10.1063/1.3013634
10. Nasuti F., Onofri M., Martelli E. (2005). Role of wall shape on the transition in axisymmetric dual-bell nozzles. J. Propul. Power, 21, № 2, 243-250.
https://doi.org/10.2514/1.6524
11. Nurnberger-Genin C., Stark. R. (2010). Side loads in dual bell nozzles. Part 2: Design parameters. 46th AIAA/ASME/SAE/ ASEE Joint Propulsion Conf. and Exhibit (25 July 2010 - 28 July 2010, Nashville, TN), 1-10.
https://doi.org/10.2514/6.2010-6730
12. Pryadko N. S., Strelnіkov H. O., Ternova K. V. (2024). Research of supersonic flow in shortened nozzles of rocket engines with a bell-shaped tip. Space Sci. and Technol., 30(1), 3-13.
https://doi.org/10.15407/knit2024.01.003
13. Strelnіkov G., Ihnatiev O., Pryadko N., Ternova K. (2022). Efficiency of rocket engine thrust vector control by solid obstacle on the nozzle wall. J. Aerospace Eng., 236(16), 3344-3353.
https://doi.org/10.1177/09544100221083714
14. Strelnikov G., Pryadko N., Ihnatiev O., Ternova K. Choice of a turbulence model for modeling complex flows in rocket engine nozzles. Novel Res. Sci., 10(5), 1-4.
15. Strelnikov G. A., Pryadko N. S., Ternova K. V. (2023). Wave structure of the gas flow in a trunkated nozzle with a long bellshaped tip. Techn. mech., № 1, 40-53.
https://doi.org/10.15407/itm2023.01.040
16. Taylor N., Steelant J., Bond R. (2011). Experimental comparison of dual bell and expansion deflection nozzles. Proc. 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. & Exhibition (SanDiego, 2011). Paper № 2011-5688, 1-13.
https://doi.org/10.2514/6.2011-5688
17. Tomita T., Kumada N., Ogawara A. (2010). Conceptual system design study for a linear aerospike engine applied to a future vehicle. 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. and Exhibit. (Nashville, TN, 2010), AIAA 2010-7060, 5485-5492.
https://doi.org/10.2514/6.2010-7060
18. Verma S. B. (2009). Performance characteristics of an annular conical aerospike nozzle with freestream effect. J. Propulsion and Power, 25, № 3, 783-791.
https://doi.org/10.2514/1.40302