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固体火箭发动机中的燃气流动过程

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:本章的任务是运用气体动力学知识推导燃气流动的控制方程组,通过方程组的求解研究燃气在燃烧室和喷管中的流动规律, 为火箭发动机工作性能参数的计算提供理论工具。气体动力学研究可压缩流体 (即气体) 流动的起因、 运动规律以及和物体之间的相互作用。因此, 气体动力学综合了力学、 热力学等学科的一些基本概念和原理, 当流动中含有化学反应时, 还需要应用化学动力学方面的知识。

固体火箭发动机是一种热能动力装置, 固体推进剂燃烧生成的燃气首先在燃烧室内的装药通道中流动, 然后通过喷管以超声速喷出, 以此产生反作用力推动火箭飞行。 因此, 除燃烧外, 固体火箭发动机中的另外两个能量转换过程, 即燃气热能转换为定向运动的动能、 动能转换成火箭飞行动能, 都是通过燃气的流动完成的, 这说明燃气的流动特性在很大程度上影响着火箭发动机的性能。 本章的任务是运用气体动力学知识推导燃气流动的控制方程组,通过方程组的求解研究燃气在燃烧室和喷管中的流动规律, 为火箭发动机工作性能参数的计算提供理论工具。

所谓流动控制方程组, 是指采用基本守恒定律推导出的控制燃气流动规律的一组方程。气体动力学研究可压缩流体 (即气体) 流动的起因、 运动规律以及和物体之间的相互作用。气体与物体相互作用的结果可以产生阻力、 升力、 推力或者轴功的交换。 此外, 当气体与其流过的物体具有不同温度时, 两者之间还存在热量交换。 虽然气体的流动形式以及气体与物体的相互作用多种多样, 但它们都服从基本守恒定律, 即质量守恒定律、 动量守恒定律、 能量守恒定律和热力学第二定律。 因此, 气体动力学综合了力学、 热力学等学科的一些基本概念和原理, 当流动中含有化学反应时, 还需要应用化学动力学方面的知识。 上述四个基本定律既不以所研究的流体性质为转移, 也与具体的流动过程无关。

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