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 (0 90; );

- 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 поджатие струи 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 200 Re 6,8•10⁵ справедлива формула

,

и при турбулентном

.

Максимальное значение коэффициента расхода отверстия с острой кромкой ( ; ) равно (при к=1,4) 0,854 ( ) и близко к точному значению, вычисленному Ф.И. Франклем, 0,85, которое имеет место при 0,037, причем в случае больших значений перепада, т.е. при , расход газа не зависит от давления на выходе из отверстия р₂.

Максимальные значения коэффициента расхода и соответствую­щие им отношения давления зависят от угла _ВХ и степени сужения . В первом приближении значение равно падению давления при повороте потока 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