Требуется:  1. Рассчитать параметры торможения. 2. Определить основные параметры в характерных сечениях сопла (входное‚ критическое и выходное). 3. Рассчитать общую длину сопла.

Заданы параметры сопла Лаваля (Таблица 1):

1) начальное давление рабочего тела р₁=14 am;

2) начальная температура Т₁=630 °К;

3) начальная скорость с1=150 м/сек;

4) массовый расход рабочего тела 𝑚̇=25 кг/сек;

5) давление в выходном сечении сопла р₂=2,0 ат;

6) угол между образующими конуса в расширяющейся части сопла 𝜑=9°;

7) рабочее тело − двухатомный газ с 𝓀 =1,4. (воздух, R=287 Дж/кг·К)

Таблица 1. Исходные данные расчета сопла Лаваля.

Требуется: 

1. Рассчитать параметры торможения.

2. Определить основные параметры в характерных сечениях сопла (входное‚ критическое и выходное).

3. Рассчитать общую длину сопла.

4. В сужающейся части сопла разбить его длину на пять интервалов, примерно равных. Два последних интервала (ближних к минимальному сечению) разбить пополам. Во всех этих точках по формуле (18) определить профиль сопла, из табл. 2.1 − газодинамические функции и изменение основных параметров по длине. Результаты расчетов свести в табл. 2.2.

5. B сверхзвуковой части сопла разбить перепад по давлению между ркр, и p2 так, чтобы получить не менее пяти промежуточных точек. По табл. 2.1 в промежуточных точках найти газодинамические функции, рассчитать изменение основных параметров по длине. Все данные расположить в табл. 2.3.

6. Предположим, что в минимальном (критическом) сечении сопла имеет место скачок уплотнения. При этом в расширяющейся части сопла будет дозвуковое течение, хотя скорость звука достигается в критическом сечении. Профиль сопла оставим неизменным. Можно рассчитать q(𝜆), a по ней все газодинамические функции. Так как при слабом скачке параметры торможения постоянны, нетрудно рассчитать основные параметры и их изменение по длине сопла. Результаты расчетов занести в табл. 2.4.

7. Предположим, что скачок имеет место в одном из сечений внутри сопла. Тогда по формуле (21) определяем коэффициент скорости 𝜆𝑐′ за скачком. По формуле (22) вычисляем параметры торможения до скачка и газодинамические функции. Удобнее располагать скачок в одном из сечений,

которые имели место при расчете режима истечения газа из сопла. Скачки необходимо рассчитывать не менее чем в трех сечения внутри сопла. Эффективные результаты дают расчеты примерно с третьего сечения (считая от критического). Результаты вычислений можно свести в табл. 2.4. Очевидно, что данная методика обратима и по ней нетрудно рассчитать сопло со скачком при заданном противодавлении на выходе из сопла.

8. По рассчитанным значениям в масштабе построить графики изменения d, F, p, ⍴, T, с, М по длине сопла с расчетными и нерасчетными режимами истечения из сопла.