4.1.2. Коэффициент расхода сопел

Коэффициент расхода сопел в зависимости от сжимаемости газа и геометрических характеристик дозвуковой части приближенно опреде­ляется формулой (см. рис. 4.1.)

,

где зависит от сжимаемости ();- для сопла с внезапным сужением ();

- для конического входа (090;);

- для радиусного входа (,).

При больших давлениях в двигателе ()=0,268,формула упрощается:

.

Если профиль дозвуковой части сопла имеет большой радиус округления () или выполнен по формуле Витошинского, то поджатиеструи в критическом сечении пренебрежимо мало, и отличие коэффи­циента расхода от единицы обусловлено лишь наличием пограничного слоя; в этом случае

,

где — толщина вытеснения пограничного слоя.

При ламинарном пограничном слое в дозвуковой части и 200Re6,8•10⁵ справедлива формула

,

и при турбулентном

.

Максимальное значение коэффициента расхода отверстия с острой кромкой (;) равно (прик=1,4) 0,854 () и близко к точному значению, вычисленному Ф.И. Франклем,0,85, которое имеет место при0,037, причем в случае больших значений перепада, т.е. при, расход газа не зависит от давления на выходе из отверстияр₂.

Максимальные значения коэффициента расхода и соответствую­щие им отношения давления зависят от угла_ВХ и степени сужения . В первом приближении значение равно падению давления при поворотепотока на угол _вх/2 в случае внешнего об­текания тупого угла (течение Прандтля—Майера, см. последнюю колонку табл. 4.1).

В случае, если известно на участке от точки с координатами ,до точки,возможна приближенная линейная зависимость

.

При известных и изменение коэффициента расхода сужаю­щегося сопла с изменением перепада давлений ₂ можно аппроксимиро­вать зависимостью

,

причем при.

Коэффициент расхода через насадок Борда (см. рис. 4.1, г и табл. 4.2) равен .

Экспериментальное исследование коэффициента расхода, потерь тя­ги, эксцентриситета реактивной силы, управляющих усилий с успехом проводится на дифференциальной установке для сравнительного испы­тания сопел (рис. 4.2). Два блока делительных сопел обеспечивают оди­наковые расходы воздуха через эталонные и испытуемые сопла. Для того чтобы исключить влияние даже малой разности этих расходов, эти сопла меняются местами; при измерении поперечных сил испытуемое сопло еще и поворачивается вокруг продольной оси. Все это обеспечивает высокую точность измерения коэффициента расхода, потерь тяги и поперечных сил (погрешность менее 0,1 % тяги) [3].

Таблица 4.1

Максимальные коэффициенты расхода сужающих сопел

_____________________

* Расчетные значения для отверстия с острой кромкой

Таблица 4.2

Коэффициенты расхода отверстия с острой кромкой

и насадка Борда в зависимости от отношения давлений

Рис. 4.2. Дифференциальная экспериментальная установка для сравнительных ис­пытаний сопел:

1 - выхлопной диффузор; 2 - эталонное сопло; 3 - разделительные сопла; 4 -ресивер; 5 - испытуемое сопло; 6 - макет заряда твердого топлива; 7 - тензо-метрическйй стакан; 8 — подводящий ресивер