Сопло Лаваля

Anik · Сообщение **Anik** » 26 янв 2017, 03:54

Увеличивает ли сопло Лаваля тягу реактивного движителя?

individ.an · Сообщение **individ.an** » 26 янв 2017, 04:47

Конечно!
Скорость газа становиться больше скорости звука в данной среде. А тяга зависит от скорости истечения - чем больше тем лучше.
Вопрос только в деталях.
Какая конфигурация должна быть, чтоб при данных параметрах добиться максимальной скорости.
Там очень сложные расчёты и не каждая страна может это сделать.
РД-180 посчитали очень давно. И даже сейчас сделать более оптимальное не могут.

Anik · Сообщение **Anik** » 26 янв 2017, 07:06

Вот на этой картинке изображено, что в самом узком сечении скорость звука равна числу Маха М = 1.

Число Маха $\mathsf{M}=\frac{v}{a},$
где — скорость потока, а — местная скорость звука,

Что означает: "a - местная скорость звука"? Почему она является "мерой влияния сжимаемости среды в потоке данной скорости на его поведение"?
При нормальных атмосферных условиях скорость звука около 335 м/с. Если скорость потока в два раза выше скорости звука, то число Маха равно двум. Судя по картинке выше, скорость потока в наиболее узком сечении равна 335 м/с, потому, что там М = 1. Но, так ли это?
Скорость звука в газах существенно зависит от температуры газа. "Температура газа на выходе из сопла достигает значений 750…" Это соответствует скорости звука приблизительно 572 м/с.
Теперь вопрос: какую скорость звука мы должны взять в самом узком сечении трубы, 335 или 572 м/с, и какое число Маха в узком сечении мы должны принять за единицу?

individ.an · Сообщение **individ.an** » 26 янв 2017, 07:47

Фокус там в том, что в зависимости от сечения и расхода топлива. Газ будет то сильнее сжат то слабее.
И в зависимости от этих величин - состояние там разное, но истекать газ будет всё равно со скоростью звука - просто оно будет меняться в зависимости от того под каким условием находится газ.
Поэтому топливо в ракетный двигатель именно заливается, а дальше камера сжимается. Фактически делается как можно узкое сечение.
Можно даже на фотки посмотреть. Там диаметр труб топлива и окислителя больше чем диаметр узкого места сопла.

12d3 · Сообщение **12d3** » 26 янв 2017, 08:13

Anik писал(а):Source of the post Что означает: "a - местная скорость звука"?

Это скорость звука в данной точке. Для идеального газа скорость звука зависит как корень от температуры.

Anik писал(а):Source of the post Но, так ли это?

Нет, там не нормальные атмосферные условия.

Anik писал(а):Source of the post Теперь вопрос: какую скорость звука мы должны взять в самом узком сечении трубы, 335 или 572 м/с, и какое число Маха в узком сечении мы должны принять за единицу?

Очевидно, в результате расчёта потока газа в сопле данного профиля мы должны получить зависимость всех термодинамических параметров от продольной координаты. Так мы узнаем, какая именно скорость звука в самом узком сечении. Её нельзя принимать от балды 335 или 572.

Anik · Сообщение **Anik** » 26 янв 2017, 10:54

12d3 писал(а):Source of the post Так мы узнаем, какая именно скорость звука в самом узком сечении. Её нельзя принимать от балды 335 или 572.

При термодинамических расчётах сопла Лаваля, вводится параметр М (число маха). Вот этот параметр берётся от балды? Что означает М = 1 ?

12d3 · Сообщение **12d3** » 26 янв 2017, 11:12

Число Маха - по определению отношение скорости течения газа в данной точке к скорости звука в данной точке. Это определение. Так число Маха вводится. M=1 означает, что в данной точке скорость течения газа равна скорости звука (опять же в данной точке).

individ.an · Сообщение **individ.an** » 26 янв 2017, 14:00

12d3 писал(а):Source of the post Число Маха - по определению отношение скорости течения газа в данной точке к скорости звука в данной точке. Это определение. Так число Маха вводится. M=1 означает, что в данной точке скорость течения газа равна скорости звука (опять же в данной точке).

Но это физическое явление. Как ни сжимай сопло, но всё равно скорость там будет равна скорости звука. Это максимум что можно добиться если будем сжимать.
Весь смысл довести до максимальной скорости. И только после этого - когда газ двигается со скоростью звука - потом при расширении он ускоряется до скоростей больше скорости звука.
Если не дожмёшь - эффекта не будет....

Anik · Сообщение **Anik** » 26 янв 2017, 14:38

Может ли скорость звука быть больше, чем средняя тепловая скорость движения молекул газа?

12d3 · Сообщение **12d3** » 26 янв 2017, 14:51

Anik писал(а):Source of the post Может ли скорость звука быть больше, чем средняя тепловая скорость движения молекул газа?

В газе это величины одного порядка, точное соотношение зависит от того, что за газ и как усреднять, но скорость звука будет немножко меньше, чем средняя скорость молекул. Например, для одноатомного газа скорость звука в 1.34 раза меньше среднеквадратичной скорости молекул.

yourdomain.com