- •Термодинамика и теплопередача. Учебное пособие
- •Раздел II. Основы газовой динамики гтд
- •Содержание
- •Раздел II
- •Тема 6. Свойства движущегося газа
- •Тема 7. Основные уравнения газовой динамики
- •Тема 8. Термодинамика газового потока
- •Основные условные обозначения
- •Основные сечения потока
- •Сокращения
- •Используемые индексы
- •Предисловие
- •Введение
- •Раздел II. Основы газовой динамики гтд
- •Тема 6. Свойства движущегося газа
- •6.1. Основные задачи газовой динамики
- •6.2. Структура основных понятий газовой динамики
- •6.3. Международная стандартная атмосфера (мса)
- •6.4. Свойства движущегося газа
- •6.5. Скорость звука. Число Маха
- •6.6. Картина обтекания твёрдого тела потоком газа
- •6.6.1. Пограничный слой
- •6.8. Обтекание сверхзвуковым потоком плоской стенки, выпуклых и вогнутых поверхностей
- •6.8.1. Обтекание плоской стенки
- •6.8.2. Обтекание сверхзвуковым потоком выпуклых поверхностей
- •6.8.3. Обтекание сверхзвуковым потоком вогнутых поверхностей
- •6.9. Скачки уплотнения и их особенности
- •Проверьте, как Вы усвоили материал
- •Тема 7. Основные уравнения газовой динамики
- •7.1. Основные допущения, принимаемые в газовой динамике
- •7.2. Уравнение неразрывности (расхода)
- •7.3. Уравнение первого закона термодинамики
- •7.4. Уравнение сохранения энергии
- •7.5. Применение уравнения сохранения энергии и уравнения неразрывности к элементам гтд
- •7.5.2. Применение уравнения неразрывности к элементам гтд
- •7.6. Обобщенное уравнение Бернулли
- •7.6.2. Уравнение Бернулли для жидкости и несжимаемого газа
- •7.7. Уравнение Эйлера о количестве движения
- •7.8. Уравнение Эйлера о моменте количества движения
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Проверьте, как Вы усвоили материал
- •Тема 8. Термодинамика газового потока
- •8.1. Форма канала, необходимая для разгона и торможения газового потока
- •8.2. Параметры заторможенного потока
- •8.3. Уравнение сохранения энергии в параметрах заторможенного потока
- •8.4. Измерение параметров потока
- •8.5. Изменение полной температуры и полного давления в газовом потоке
- •8.6. Скорость истечения газа из сопла
- •8.7. Критические параметры газового потока. Критическая скорость
- •8.8. Основные газодинамические функции и их использование при расчётах газовых потоков
- •8.9. Идеальное течение газа в соплах. Основные положения
- •8.10. Режимы работы дозвукового сопла
- •8.10.1. Изменение параметров потока в суживающемся (дозвуковом) сопле.
- •8.10.2. Работа дозвукового сопла на расчётном режиме
- •8.10.3. Работа дозвукового сопла на нерасчётном режиме
- •8.11. Режимы работы сверхзвукового сопла (сопла Лаваля)
- •8.11.1. Изменение параметров потока вдоль сопла Лаваля
- •8.11.2. Влияние на течение газа в сопле
- •8.11.3. Влияние и pH на течение газа в сопле
- •8.12. Расход газа
- •8.13. Сопла с косым срезом
- •8.14. Эжекторное сопло
- •8.15. Особенности разгона и торможения потока газа при различных воздействиях
- •8.15.1. Расходное воздействие
- •8.15.2. Тепловое воздействие
- •8.15.3. Механическое воздействие
- •8.15.4. Воздействие трения
- •8.15.5. Совместное влияние ряда воздействий на течение газа в сопле
- •8.16. Основные выводы о движении газа в каналах переменного сечения
- •8.17. Применение энтальпийной диаграммы для анализа процессов ускорения газа в сопле
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Проверьте, как Вы усвоили материал
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Приложение
- •Международная стандартная атмосфера (мса) гост 4401–81 (фрагмент)
- •Теплофизические величины
- •Соблюдайте гост 8.417 – 2002
Основные сечения потока
Н–Н – невозмущённый поток перед двигателем
Вх–Вх – вход во входное устройство
В–В – вход в компрессор
К–К – выход из компрессора
Г–Г – вход в турбину
Т–Т – выход из турбины
С–С – выход из реактивного сопла
Кр–Кр – критическое сечение
Сокращения
ТДС – термодинамические системы
ГТД – газотурбинный двигатель
ДВС – двигатель внутреннего сгорания
ИТ – источники теплоты
ИР – источники работы
РТ – рабочее тело
КПД – коэффициент полезного действия
мм.рт.ст. – миллиметры ртутного столба
мм. водян.ст. – миллиметры водяного столба
атм. – физическая атмосфера
ЛА – летательный аппарат
АД – авиационный двигатель
СА – сопловой аппарат
МСА – международная стандартная атмосфера
ЭВМ – электронные вычислительные машины
Используемые индексы
* – параметры заторможенного потока
О – параметры при работе на стенде (Vп = 0)
Н – параметры невозмущённого потока
Вх – параметры на входе во входное устройство
В – параметры на входе в компрессор
К – параметры на выходе из компрессора
Г – параметры на входе в турбину
Т – параметры на выходе из турбины
С – параметры на выходе из реактивного сопла
кр – параметры в критическом сечении
ад. – адиабатный
а – осевое
u – окружное
вх. у. – входное устройство
вых. у. – выходное устройство
в – воздух
внешн. – внешний
вн. – внутренний
г – газ
ид. – идеальный
исх. – исходный
кр. – критический
к.с. – камера сгорания
к – компрессор
кин. – кинетическая
мех. – механический
max – максимальный
min – минимальный
несж. – несжимаемый
opt – оптимальный
пот – потенциальный
р – расширение
СА – сопловой аппарат
с – сопло
сж – сжатие
см – смесь
ср – средний
с.р. – степень располагаемая
ск – скачок уплотнения
т – турбина
техн – технический
t – термический
r – трение, радиальное
ун – универсальный
ц – цикл
Σ – суммарный
η – коэффициент полезного действия
i – компонент, доля компонента
Предисловие
Настоящее пособие разработано в соответствии с рабочей программой дисциплины «Термодинамика и теплопередача» по направлению подготовки 162001 Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения и профилю подготовки «Организация технического обслуживания и ремонта воздушных судов» для авиационных вузов и отражает специфику задач, стоящих перед будущими авиационными специалистами.
При создании пособия автор исходил из необходимости в небольшом объёме изложить теоретические основы газовой динамики на уровне современных достижений науки, подчинив изложение материала задачам подготовки авиационного инженера (специалиста).
В соответствии с этим настоящее пособие отлично от других аналогичных изданий большим вниманием к физической сущности изучаемых явлений, несколько иным распределением материала по темам и авиационной направленностью. В частности, здесь более подробно описаны основные уравнения газовой динамики, их применение к элементам ГТД, термодинамика газового потока, что вызвано важным значением этого раздела для подготовки авиационных специалистов; изложение материала построено на примерах авиационной техники, сопровождается решением конкретных задач по тематике рассматриваемых вопросов.
В своей работе автор опирался на многолетний учебно-методический опыт высших авиационных ВУЗов Министерства обороны (ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, Киевское ВВИАУ, Ломоносовское ВАТУ, Санкт-Петербургского ГУГА) и вместе с тем использовал материалы открытой отечественной и зарубежной литературы.
Автор выражает глубокую признательность рецензентам пособия:
за высказанные ими предложения, направленные на улучшение рукописи. Особую благодарность автор выражает студентам инженерно-технического факультета СПГУ гражданской авиации Межину К.А., Байбородиной М.В., Лазареву В.В. в наборе текста и выполнения иллюстраций к данному пособию.