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xian333c 发布于2018-09-16 15:52
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发动机内效率和理想循环效率

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火箭发动机喷管有基础的四个方程
这里要讲的就是能量方程

图片:00.png



式中(u^2)/2为单位质量气体的动能(m^2)/(s^2)
h为单位质量气体的比焓 J/kg




在不考虑气体质量力的条件下,单位质量气体在喷管各处的焓和动能之和相等/为常数(动能和焓能之和变化为0),实际上是能量守恒的一种表达形式。


于是我们加上一个方程

图片:QQ截图20180916132100.png



Cp为定压比热容,T为气体温度
此时我们能把方程改写成这样

图片:QQ截图20180916132111.png



下标c表示燃烧室状态,e为喷管出口处的状态

然后我们假设Uc=0,然后反向求Ue

图片:QQ截图20180916132123.png



我们这里再加上两个方程

图片:QQ截图20180916133507.png



代入获得

图片:QQ截图20180916134058.png



效率是指出口处动能和总焓只比

嗦以在假设Ue=0时,出口动能和燃烧室内气体比焓之比就是发动机内效率(另外还有发动机外效率的概念……)

将Pe=0则排气速度为最大值,既极限排气速度

图片:QQ截图20180916135811.png



此时的排气速度可以改写为

图片:QQ截图20180916135822.png



这里的效率就是理想循环效率

图片:QQ截图20180916135846.png




最后,把数据整理一下成表格

图片:图片28.png



可以看出,其实现在推进剂的发动机效率基本是同一水平的

图片:图片29.png


顺便液氧煤油和硝酸偏二甲肼的效率过于接近,甚至图标上曲线都几乎完全重合了


液氢液氧其效率并不出彩,对于现在其实效率这个概念确实并不是很重要,主要还是排气速度了

图片:图片26.png



图片:图片27png.png




理想循环效率是排气速度和极限排气速度之间的效率,只取决于压强比和比热比
噗嗤
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