dysza rakiety-2012

1

Ćw. Dysza rakiety

GAMBIT
1. Geometria dyszy

-20;10

-10;10

-5;9

0;5

2;6

40;15

40;0

-20;0

10;10

38;14.8

2. Siatka w dyszy

120 / succ.ratio=1

15 / s.ratio=1

19 / succ.ratio=1

101 / succ.ratio=1

15 / s.ratio=1

Quad / Map

3. Geometria zewnętrzna

400;200

400;0

400;30

-15;15

40;30

4. Siatka w otoczeniu

92 /succ.ratio=1

360 /succ.ratio=1

360 /succ.ratio=1

34 /
s.ratio=1

30/
s.ratio=1

11 /
s.ratio=1

15 / s.ratio=1

Quad /Map

Quad /Pave

Quad /Map

5. Warunki brzegowe

Pressure_far_field

Axis

Pressure_far_field

Pressure_inlet

Wall

FLUENT
1. Skalowanie – siatka w cm

2. Jednostki – bar (10

5

Pa)

3. Solver: Density Based, Absolute, Steady,

Axisymmetric

4. Models: Viscous: Inviscid, Energy: On
5. Materials: powietrze: ideal-gas
6. Operating Conditions = 0 bar
7. Boundary Conditions:

Pressure_Inlet:
Gauge Total Pressure = 30 bar,
Sup./Initial Gauge Pressure = 20 bar,
Total Temperature = 3000K
Pressure_far_field:
Gauge Pressure oraz Temperature - wg danych
wziętych z wykresu atmosfery wzorcowej
(wykres poniżej)

0

5

10

15

20

25

30

H (km)

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

p

(b

a

r)

-60

-40

-20

0

20

t

(

s

t

C

)

cinienie

temperatura

atmosfera wzorcowa

Prędkość (Mach Number) – wg założonej
prędkość rakiety w zależności od jej wysokości
nad ziemią (wykres lub tabela poniżej)

0

5

10

15

20

25

30

H (km)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

M

prędkość rakiety w zależności od wysokości nad ziemią

dysza rakiety-2012

2

H km

p bar

T K

M

rakiety

0

1

288

0

5

.55

255

0.7

10

0.264

220

1

15

0.120

220

1.15

20

0.055

220

1.25

25

0.025

225

1.33

30

0.012

230

1.40

Uwaga: Jeśli chcemy obliczyć przypadek, gdy
rakieta stoi na wyrzutni (H = 0, M

rakiety

= 0, to

trzeba zmienić warunki na brzegu zewnętrznym z
Pressure_far_field na Pressure_outlet)

8. Solution Controls: Courant Number = 1 (jeśli

reszty zmniejszą się poniżej 10

-2

można zwiększyć

CN do 5)

9. Inicjalizacja: z warunków Pressure_inlet. (W

przypadku rakiety na wyrzutni inicjalizujemy z
prędkości 500 m/s i ciśnienia 1 bar)

Wyniki

Dane wyjściowe: A

wyl

/A

kr

= 9, M

wyl

= 3.8, p

wyl

/p

o

= 0.0086

Założenia: ciśn. przed dyszą p

o

= 30 bar, temp. T

o

= 3000K (stałe)

Przypadek 1:
H = 0 km, p

zewn

=1.0 bar, T

zewn

=288 K, M

rakiety

= 0

(

dane: WS-p30T3000zewnM0.0p1.0

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

rozkład ciśnienia wzdłuż osi

Przypadek 2:
H = 5 km, p

zewn

=0.55 bar, T

zewn

=255 K, M

rakiety

= 0.7

(

dane: WS-p30T3000zewnM0.7p0.55

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

rozkład ciśnienia wzdłuż osi

dysza rakiety-2012

3

Przypadek 3:
H = 10 km, p

zewn

=0.264 bar, T

zewn

=220 K, M

rakiety

=

1.0
(

dane: WS-p30T3000zewnM1.0p0.264

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

Przypadek 4:
H = 15 km, p

zewn

=0.12 bar, T

zewn

=220 K, M

rakiety

=

1.15
(

dane: WS-p30T3000zewnM1.15p0.264

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

Przypadek 5:
H = 20 km, p

zewn

=0.055 bar, T

zewn

=220 K, M

rakiety

=

1.25
(

dane: WS-p30T3000zewnM1.25p0.055

)

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

Przypadek 6:
H = 25 km, p

zewn

=0.025 bar, T

zewn

=225 K, M

rakiety

=

1.33
(

dane: WS-p30T3000zewnM1.33p0.025

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

dysza rakiety-2012

4

Przypadek 7:
H = 30 km, p

zewn

=0.012 bar, T

zewn

=230 K, M

rakiety

=

1.4
(

dane: WS-p30T3000zewnM1.40p0.012

)

pole liczb Macha

rozkład liczby Macha wzdłuż osi

Wnętrze dyszy

pole ciśnień

pole liczb Macha

pole temperatur

wektory prędkości

linie prądu