جزء رانش فشار دقیقاً چیست و چرا وجود دارد؟

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1009

سپاس: 676

جنسیت:

تماس:

جزء رانش فشار دقیقاً چیست و چرا وجود دارد؟

پست توسط rohamjpl »

بیشتر متون، اصطلاح " رانش فشاری " را - در مقابل " رانش تکانه " - ​​با توضیح این نکته توصیف می کنند که در شرایط رانش بالا در اگزوز خفه شده، گاز خروجی به سرعت صوت می رسد و نمی توان آن را بیشتر شتاب داد و در نتیجه فشار ساکن رانش را افزایش داد. گاز فراتر از فشار اتمسفر افزایش می یابد، این رانش فشار به رانش تکانه اضافه می شود تا کل رانش را تشکیل دهد.
اولاً - به خوبی شناخته شده است که سرعت گازهای خروجی هواپیما به راحتی می تواند مافوق صوت شود، مثلاً با یک جت جنگنده ... چرا این محدودیت در موتورهای توربوفن است؟
ثانیاً - اغلب در مطالب آموزشی تأکید می شود که باید از فکر کردن تراست به عنوان عمل / فشار دادن به هوای محیط پشت موتور، بر خلاف قانون 3 نیوتن، اجتناب کنید... اما آیا این دقیقاً همان فشار نیست. رانش است؟ با فشار × تعریف می شود
در واقع، گازهای خروجی را می توان فراتر از 1 ماخ منبسط کرد و انجام این کار منجر به رانش بیشتر ناشی از راندمان بیشتر پیشرانه می شود. مشکل این است که گاز تحت فشار با انبساط سطح مقطع زمانی که کمتر از M1 است، و در زمانی که بالاتر از M1 است، منبسط می شود.
بنابراین به منظور دستیابی به انبساط کامل تا فشار محیط p0
در سرعت اگزوز مافوق صوت، برای همه شرایط پرواز به مقطعی نیاز داریم که باریک شود، سپس منبسط شود. شکل زیر نحوه انجام این کار در جت های جنگنده مافوق صوت را نشان می دهد: با اگزوز جت اجکتور.
اگزوز اولیه در داخل یک لوله نصب می شود و گاز خروجی در حال انبساط جریان ثانویه را مکش می کند که انبساط جریان اولیه را کم می کند تا به تدریج انجام شود. جریان ثانویه را می توان به عنوان بخش واگرای اگزوز در نظر گرفت و از اگزوز فلزی واقعی از گرمای پس سوز محافظت می کند. در جت های جنگنده مافوق صوت، هر دو اگزوز اولیه و ثانویه قابل تنظیم هستند: عکس سمت چپ برای سرعت مافوق صوت، سمت راست برای سرعت مافوق صوت.
بنابراین انبساط کامل امکان پذیر است و در عین حال پیچیده است، با نیاز به تغییر مداوم نازل های اگزوز.
اولاً - به خوبی شناخته شده است که سرعت گازهای خروجی هواپیما به راحتی می تواند مافوق صوت شود، مثلاً با یک جت جنگنده ... چرا این محدودیت در موتورهای توربوفن است؟
از آنجایی که جریان اصلی توربوفن از طریق فن است که فقط یک کمپرسور است، در این جریان احتراق صورت نمی گیرد. در بیشتر شرایط، جریان بای پس در سرعت‌های زیر صوت به طور کامل گسترش می‌یابد - اگر اینطور نبود، ساختن چهار نازل اگزوز تنظیم‌شده متحدالمرکز مانند تصویر بالا پیچیده و سنگین خواهد بود، برای بهره بسیار محدود. تنها بالاتر از M1.5، افزایش نیروی رانش قابل توجهی از انبساط کامل مافوق صوت وجود خواهد داشت.
ثانیاً - اغلب در مطالب آموزشی تأکید می شود که باید از فکر کردن تراست به عنوان عمل / فشار دادن به هوای محیط پشت موتور، بر خلاف قانون 3 نیوتن، اجتناب کنید... اما آیا این دقیقاً همان فشار نیست. رانش است؟ با فشار × ناحیه ای که روی آن عمل می کند تعریف می شود...
دقیقا درسته!
1) جریان تراکم پذیر در مجاری
بخش اول سوال به چگونگی تسریع جریان در مجاری تا سرعت مافوق صوت می پردازد. به عبارت ساده، برای جریان تراکم پذیر در لوله ای با قطر متغیر:
هنگامی که مادون صوت است، در طول لوله شتاب می گیرد، زمانی که قطر لوله کاهش می یابد
هنگامی که مافوق صوت است، در طول لوله شتاب می گیرد، زمانی که لوله باز می شود.
به منظور تولید جریان مافوق صوت، شما نیاز دارید
مجرای که ابتدا منقبض می شود تا جریان را تا 1 ماخ در گلو تسریع کند،
سپس یک مجرای که از آنجا منبسط می شود، زیرا در غیر این صورت هیچ شتاب بیشتری برای جریان ایجاد نمی شود - و در 1 ماخ باقی می ماند.
نسبت فشار (فوق العاده بحرانی)، در غیر این صورت جریان فقط تا چیزی کمتر از Mach1 در گلو شتاب می گیرد، اما از آنجایی که مافوق صوت نیست، قسمت واگرا دوباره جریان را کاهش می دهد.
قسمتی که نمی توان بیشتر شتاب داد به نازل های غیر واگرا اشاره دارد. برای طرح‌های مافوق صوت، بخشی در مورد تطبیق نازل وجود دارد - به این معنی که نازل در حالت ایده‌آل باید به اندازه‌ای منبسط شود که فشار استاتیک خروجی با محیط اتمسفر مطابقت داشته باشد، در غیر این صورت با کاهش کارایی، انبساط بیش از حد یا کم‌تر از آن خواهید داشت.
2) حفظ حرکتتصویر
Thrust در واقع از دو بخش تشکیل شده است. ایده این است که هنگام ترسیم یک حجم کنترل در جایی، نیروهای واکنش بر روی این حجم کنترل هستند
واکنش مجبور به تعادل در تغییر تکانه در جریان می شود
مجموع تمام فشارهای روی سطوح آن حجم کنترلی (یا از نظر ریاضی صحیح تر، انتگرال فشار نرمال به سطح حجم کنترل A: ∫Apn⃗ dA
به عنوان ساده‌سازی، می‌توانیم فرض کنیم که اختلاف فشارهای قبل و بعد از موتور - به اندازه کافی بسیار زیاد - ناچیز است، و سپس تنها تفاوت‌های تکانه (سرعت جریان * چگالی) نیروی رانش را فراهم می‌کنند. اما اگر اختلاف فشار به اندازه کافی بزرگ باشد، دیگر نمی توان از این موضوع غافل شد.تصویر
تصویر

ارسال پست