Расчет скорости, плотности и температуры для сверхзвукового потока
Особенность расчета скорости звука. Определение числа и угла Маха. Характеристика исследования скоростного напора. Вычисление циркуляции по замкнутому контуру. Изучение энтальпии, давления и плотности. Нахождение параметров потока в критической точке.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.03.2018 |
| Размер файла | 268,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задание 1
Исходные данные:
H1=3400 м,
H2=13400 м,
V1=220м/с,
V2=570 м/с.
1. Рассчитать скорость звука;
2. Рассчитать числа Маха;
3. Рассчитать угол Маха;
4. Рассчитать скоростной напор
5. Рассчитать числа Рейнольдса;
6. Рассчитать циркуляцию по замкнутому контуру.
1) Для высоты H1=3400 м:
Т=0.266062 ·103 К;
Р=0.666306 ·105 Па;
с=0.872427 кг/м3;
а=0.326991 · 103 м/с;
м=0.16808 ·10-4 Па·с;
н=0.19266·10-4 м2/с.
2) Для высоты 13400;
Т=0.216650·103 К;
Р=0.155702 ·105 Па;
с=0.97654 кг/м3;
а=0.295069·103 м/с;
м=0.14216·10-4 Па·с;
н=0.56782·10-4 м2/с.
Скорость звука
а=20,05· ;
а1=20,05·v266,062=327.048 м/с.
а2=20,05·v216.650=295.117м/с.
Вывод: скорость звука уменьшается при увеличении высоты, так как уменьшается давление и плотность среды, последнее вызвано уменьшением температуры, из этого следует, что среда становится менее упругой и скорость звука становится меньше.
Число Маха:
М=V/б =>
для V1=220 м/с M1=220/327.048=0,67 - течение дозвуковое;
для V2=520 м/с М2=570/295.117=1,93- течение сверхзвуковое.
М3=V1/a2=220/295.117=0.745
М4=V2/а1=570/327.048=1.74
Угол Маха:
м=sin(1/M) ;
м=sin(1/1,74)=0,575=> м1=32.95?
м =sin(1/1,93)=0,518=> м2=29.68?
Чем больше число Маха, тем меньше угол конуса маха.
Скоростной напор:
.
Для высоты H1=3400 м:
q1=(0.872427·2202)/2=21112,73 Н/с2;
q2=(0.872427·5702)/2=141725 Н/с2.
Для высоты H2=13400 м:
q3=(0,97654·2202)/2=47264,53 Н/с2;
q4=(0,97654·5702)/2=158637,7 Н/с2.
Чем больше высота, тем меньше скоростной напор, так как плотность с увеличением высоты уменьшается
Число Рейндольдса:
Re=(V·L)/н ;
для высоты 3400:
Re1=(220·1)/ 1,9266)=114,19
Re2=(570·2)/(1,9266)=295,85
для высоты 13400:
Re1=(220·1)/ 5,6782)=38,75
Re2=(570·1)/ 5,6782)=100,38
Число Рейндольдса с повышением высоты уменьшается при равных скоростях, это означает, что чем выше ,тем л.а легче перемещается через более разряженный воздух, вязкость среды становится меньше.
Расчет циркуляции:
Дан замкнутый контур L:
Циркуляция скорости по контуру L:
Г=;
При обходе контура слева:
Г=220+20· (1+2+1)-570· (2,5+2,5)=140м2/с.
При обходе контура справа:
Г=-(570· (2,5+2,5)-220+20· (1+2+1))=140м2/с.
Задание 2
1. Рассчитать параметры торможения
2. Рассчитать максимальную скорость
3. Рассчитать параметры потока в критической точке
Расчет параметров торможения: i0, P0, с0, T0, а0.
Расчет энтальпии
i1=Cp·T1=1000·266,062=266062
i2= Cp·T2=1000·216,650=216650
(Cp=1000Дж/кг*К).
Для высоты H1=3400 м:
i01=266062+2202/2=2.9· ;
i02=266062+5702/2=4,2·
Для высоты H2=13400 м:
i01=216650+2202/2=2,4· ;
i02=216650+5702/2=3,79·
Расчет давления
Для высоты H1=3400 м:
P01=66630,6 ·( ·0,672)3,439=148900 Па
P02=66630,6 ·( ·1,932)3,439=259500 Па
Для высоты H2=13400 м:
P03=15570,2·( ·1,742)3,439 =36580 Па;
P04=15570,2·( ·0,7452)3,439 =58371 Па
Расчет плотности
Для высоты H1=3400 м:
с01=0.872427·( ·0,672)3,439=0,195 кг/м3;
с02=0.872427 ·( ·1,932)3,439=3,398 кг/м3.
Для высоты H2=13400м:
с03=0.97654 ·( ·1,742)3,439 = 2.294 кг/м3;
с04=0.97654( ·0,7452)3,439 = 0,366 кг/м3.
Расчет температуры
(R=287Дж/кг·К).
Для высоты H1=3400 м:
Т01=216,650 ·(1+0,205·0,672)=290,581 К;
Т02=216,650 ·(1+0,205·1,932)=430,703 К.
Для высоты H2=10600 м:
Т03=216,650·(1+0,205·1,742 )=319,588 К;
Т04=216,650·(1+0,205·0,7852)= 459,71 К.
Расчет скорости звука
Для высоты H1=3400 м:
Для высоты H2=13400 м:
.
Максимальная скорость
.
Для высоты H1=3400 м:
Для высоты H2=13400м:
Вывод: звук скоростной напор энтальпия
Максимальная скорость зависит от параметров торможения, поэтому с увеличением высоты она уменьшается.
Параметры потока в критической точке: Т*, , P*, с*.
.
Для высоты H1=3400 м:
T*1=(2·290,581)/2,41==241,146 К
T*2=(2·430,703)/2,41=357,387 К
Для высоты H2=13400м:
T*3=(2·319,588)/2,41=200,14 К;
T*4=(2·459,71)/2,41=336,729 К.
.
Для высоты H1=3400 м:
P*1=148900· (2/2.41)1.41/0.41=47330 Па;
P*2=259500· (2/2.41)1.41/0.41=180700 Па.
Для высоты H2=13400 м:
P*3=36580· (2/2.41)1.41/0.41=38910 Па;
P*4=58371 · (2/2.41)1.41/0.41=22910 Па.
.
Для высоты H1=3400 м:
с *1=0,195 · (2/2.41)1/0.41=0,685 кг/м3;
с *2=3,398· (2/2.41)1/0.41 =1,77 кг/м3.
Для высоты H2=13400 м:
с *3=2.294 · (2/2.41)1/0.41=0,8 кг/м3;
с *4=0,366 · (2/2.41)1/0.41=2,8 кг/м3.
Задание 3
1. Рассчитать точку перехода из ламинарного течения в турбулентное
2. Рассчитать толщину ЛПС и ТПС
3. Построить поля распределения скоростей
Исходные данные:
b=2м.
Reкр=2106
Определение координаты точки перехода
нi)/Vi
Для высоты H1=3400 м:
·1,92·10-5)/220=0,175 м
·1,92·10-5)/570=0,067 м
Для высоты H2=13400 м:
·5,68·10-5)/220=0,516 м
·5,68·10-5)/570=0,199 м
Определение пограничного слоя
При ламинарном течении :
При турбулентном течении:
Данные расчета сведены в таблицы 3.1 -3.8
Таблица 3.1 Результаты расчета толщины лпс ля высоты H1=3400 м при Х1=0,175, Re1=2.3·107
|
x, м |
, м |
|
|
0.04 |
0,0029 |
|
|
0.08 |
0,0042 |
|
|
0.175 |
0,0062 |
Таблица 3.2 Результаты расчета толщины тпс ля высоты H1=3400 м при Х1=2
|
x, м |
, м |
|
|
1 |
0.014 |
|
|
1.5 |
0.02 |
|
|
2 |
0.025 |
Таблица 3.3 Результаты расчета толщины лпс ля высоты H1=3400 м при Re2=5,94·107
|
x, м |
, м |
|
|
0.02 |
0.00013 |
|
|
0.04 |
0.00018 |
|
|
0.067 |
0.00023 |
Таблица 3.4 Результаты расчета толщины тпс ля высоты H1=3400 м при Re2=5,94·107
|
x, м |
, м |
|
|
1 |
0.0012 |
|
|
1,5 |
0.0016 |
|
|
2 |
0.0021 |
Таблица 3.5 Результаты расчета толщины лпс ля высоты H2=13400 м при Re3=7,746·107
|
x, м |
, м |
|
|
0,17 |
0.001 |
|
|
0,34 |
0.0015 |
|
|
0,516 |
0.0018 |
Таблица 3.6 Результаты расчета толщины тпс ля высоты H2=13400 м при Re3=7,746·107
|
x, м |
, м |
|
|
1 |
0.0018 |
|
|
1,5 |
0.0025 |
|
|
2 |
0.0031 |
Таблица 3.7 Результаты расчета толщины лпс ля высоты H2=13400 м при Re4=2,007·107
|
x, м |
, м |
|
|
0,06 |
0.00039 |
|
|
0,12 |
0.00055 |
|
|
0,2 |
0.0007 |
Таблица 3.8 Результаты расчета толщины тпс ля высоты H2=13400 м при Re4=2,007·107
|
x, м |
, м |
|
|
1 |
0.015 |
|
|
1.5 |
0.02 |
|
|
2 |
0.026 |
Определяем скорости для ламинарного и турбулентного течений:
Для Re1=2,3·107:
|
Ламинарный |
Турбулентный |
|||
|
x=0,088м |
x=0,5м |
|||
|
Y1=0,0001 |
V1=80,781м/с |
Y1=0,003 |
V1=190,473м/с |
|
|
Y2=0,0002 |
V2=140,164м/с |
Y2=0,006 |
V2=210,3м/с |
|
|
Y3=0,0003 |
V3=190,633м/с |
Y3=0,008 |
V3=219,123м/с |
Для Re2=5,94·107:
|
Ламинарный |
Турбулентный |
|||
|
x=0,028м |
x=0,5м |
|||
|
Y1=0,00005 |
V1=268,616м/с |
Y1=0,002 |
V1=478,524м/с |
|
|
Y2=0,0001 |
V2=478,158м/с |
Y2=0,004 |
V2=528,334м/с |
|
|
Y3=0,0005 |
V3=569,553м/с |
Y3=0,006 |
V3=559,84м/с |
Для Re3=7,746·107
|
Ламинарный |
Турбулентный |
|||
|
x=0,263м |
x=0,5м |
|||
|
Y1=0,00013 |
V1=100,665м/с |
Y1=0,002 |
V1=185,316м/с |
|
|
Y2=0,00026 |
V2=180,599м/с |
Y2=0,004 |
V2=204,606м/с |
|
|
Y3=0,00039 |
V3=219,074м/с |
Y3=0,006 |
V3=219,807м/с |
Для Re4=2,007·107
|
Ламинарный |
Турбулентный |
|||
|
x=0,084м |
x=0,5м |
|||
|
Y1=0,00014 |
V1=253,494м/с |
Y1=0,003 |
V1=491,582м/с |
|
|
Y2=0,00028 |
V2=457,974м/с |
Y2=0,006 |
V2=542,75м/с |
|
|
Y3=0,00042 |
V3=564,424м/с |
Y3=0,008 |
V3=565,5217м/с |
Поля распределения скоростей
Рис. - Поля распределения скоростей.
Задание 4
Рассчитать скорость, давление, плотность, температуру для сверхзвукового потока при в=900
Для высоты H1=3400 м и скорости V2=570 м/с найдем:
=2,199 кг/м3
Для высоты H2=13400м и скорости V2=570 м/с найдем:
с2=2,487 кг/м3
Задание 5
1. Вычислить угол атаки для каждой высоты.
Исходные данные:
M1 = 0.7
M2 = 0.8
S = 200 м2
m = 74000 кг
Н=1000-11000 м
ДН=1000
Расчет угла атаки
Угол атаки находится по формуле:
Для каждой высоты найдем скорость и плотность, используя программу
АТМ81.
Скорость V равна:
Результаты расчета представлены в таблице 5.1.
Таблица - результаты расчета угла атаки.
|
H, м |
a, м/с |
Для M1 |
Для M2 |
||||
|
V1, м/с |
V2, м/с |
||||||
|
1000 |
336,43 |
1.1117 |
235.5 |
1.55 |
269,14 |
1.15 |
|
|
2000 |
332,53 |
1.0066 |
233 |
1.72 |
266 |
1.32 |
|
|
3000 |
328,58 |
0.90925 |
230 |
1.95 |
262.8 |
1.49 |
|
|
4000 |
324.59 |
0.81935 |
227.21 |
2.23 |
259.67 |
1.72 |
|
|
5000 |
320.6 |
0.73643 |
224.4 |
2.52 |
256.48 |
1.95 |
|
|
6000 |
316.5 |
0.66011 |
221.5 |
2.92 |
253.2 |
2.23 |
|
|
7000 |
312.3 |
0.59002 |
218.61 |
3,32 |
249.84 |
2.58 |
|
|
8000 |
308.1 |
0.52579 |
215.67 |
3.84 |
246.48 |
2.92 |
|
|
9000 |
303.9 |
0.46706 |
212.73 |
4.47 |
243.12 |
3.44 |
|
|
10000 |
299.6 |
0.41351 |
209.72 |
5.16 |
239.68 |
3.95 |
|
|
11000 |
295.15 |
0.36480 |
206.6 |
6.07 |
236.12 |
4.64 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение механизма работы человеческого уха. Определение понятия и физических параметров звука. Распространение звуковых волн в воздушной среде. Формула расчета скорости звука. Рассмотрение числа Маха как характеристики безразмерной скорости течения газа.
реферат [760,2 K], добавлен 18.04.2012Сопло Лаваля как техническое приспособление, служащее для ускорения газового потока. Рассмотрение основных особенностей построения графика газодинамических функций давления, скорости. Этапы расчета параметров течения воздушного потока в сопле Лаваля.
контрольная работа [394,1 K], добавлен 10.01.2013Теневой метод и шлирен-метод визуализации Тёплера. Экспериментальная аэродинамическая сверхзвуковая установка для оптического исследования потока. Конструкция аэродинамической трубы. Создание кратковременного сверхзвукового или гиперзвукового потока газа.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 19.09.2014Краткая характеристика турбоустановки. Схема движения теплообменивающихся сред. График изменения температур в теплообменнике. Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора. Расчет охладителя пара.
курсовая работа [181,6 K], добавлен 28.06.2011Определение плотности бензина при заданных данных без учета капиллярного эффекта. Расчет давления жидкости, необходимого для преодоления усилия, направленного вдоль штока. Вычисление скорости движения воды в трубе. Определение потерей давления в фильтре.
контрольная работа [358,4 K], добавлен 09.12.2014Определение концентрации молекул разряженного газа в произвольном объеме. Моделирование набегающего потока, движения молекулы внутри объема. Генерация вектора скорости молекулы и координат точки влета. Моделирование потока собственных газовыделений.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 06.07.2011Изучение методики обработки результатов измерений. Определение плотности металлической пластинки с заданной массой вещества. Расчет относительной и абсолютной погрешности определения плотности материала. Методика расчета погрешности вычислений плотности.
лабораторная работа [102,4 K], добавлен 24.10.2022Определение линейных, фазных токов, размеров и витков обмоток. Среднее значение плотности тока в обмотках. Расчет обмотки и площади поверхностей охлаждения обмоток. Определение плотности теплового потока. Расчет стоимости трансформатора и электрозатрат.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.01.2011Изучение механики материальной точки, твердого тела и сплошных сред. Характеристика плотности, давления, вязкости и скорости движения элементов жидкости. Закон Архимеда. Определение скорости истечения жидкости из отверстия. Деформация твердого тела.
реферат [644,2 K], добавлен 21.03.2014Порядок построения профиля канала переменного сечения. Методика расчета параметров газового потока. Основные этапы определения силы воздействия потока на камеру и тяги камеры при разных вариантах газового потока. Построение графиков изменения параметров.
курсовая работа [446,2 K], добавлен 18.11.2010Исследование распределения температуры в стенке и плотности теплового потока. Дифференциальное уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат. Определение максимальных тепловых потерь. Вычисление критического диаметра тепловой изоляции.
презентация [706,5 K], добавлен 15.03.2014Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.
контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016Определение теплопродукции и радиационно-конвективной теплопотери. Расчет теплового потока со всей поверхности тела человека. Топография плотности теплового потока при ходьбе человека в состоянии комфорта. Затраты тепла на нагревание вдыхаемого воздуха.
презентация [350,7 K], добавлен 31.10.2013Распространение звуковых волн в атмосфере. Зависимость скорости звука от температуры и влажности. Восприятие звуковых волн ухом человека, частота и сила звука. Влияние ветра на скорость звука. Особенность инфразвуков, ослабление звука в атмосфере.
лекция [1,3 M], добавлен 19.11.2010Исследование устройства и принципов работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей. Абсолютная и относительная влажность воздуха, их отличительные особенности. Оценка преимуществ и недостатков гигрометра.
лабораторная работа [232,2 K], добавлен 09.05.2011Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.
курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011Рассмотрение экспериментальных зависимостей температуры горячего потока от входных параметров. Расчет показателей расхода хладагента и горячего потока и их входной температуры. Определение толщины отложений на внутренней поверхности теплообменника.
лабораторная работа [52,4 K], добавлен 13.06.2019Расчет газодинамических параметров. Визуализация распределения скорости в прямом тракте газовода. Основные показатели статического давления при заданной высоте канала. Асимметрия распределения давления. Число Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Стантона.
курсовая работа [15,1 M], добавлен 10.01.2015Длины световых волн. Закон прямолинейного распространения света. Относительные показатели преломления. Явление полного внутреннего отражения для построения световодов. Вектор плотности потока энергии. Фазовая и групповая скорости монохроматической волны.
реферат [893,5 K], добавлен 20.03.2014Экспериментальное получение электромагнитных волн. Плоская электромагнитная волна. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Получение модуля вектора плотности потока энергии. Вычисление давления электромагнитных волн и уяснение его происхождения.
реферат [28,2 K], добавлен 08.04.2013
