Часть 2. Исследование теплового режима конуса головной части

Цель работы - определение температуры на внутренней поверхности теплозащитного покрытия (ТЗП) конуса головной части с внутренним ТЗП, что необходимо для прогнозирования функционирования аппаратуры в данном отсеке с точки зрения теплового режима.

Исходные данные

- зависимости α(τ) соответствующего варианта;

- зависимости T_r(τ) соответствующего варианта;

- теплофизические характеристики материала корпуса конуса головной части (сплав АМГ):

- λ = 160 Вт/мК; с = 1045 Дж/кг К; ρ = 2730 кг/м³;

- теплофизические характеристики материала ТЗП конуса головной части (теплозащитный материал стеклопластик):

- λ = 0,74 Вт/мК; с = 670 Дж/кг К; ρ = 2500 кг/м³;

- теплофизические характеристики материала ТЗП конуса головной части (теплозащитный материал на основе асбестовых нитей):

- λ = 0,11 Вт/мК; с = 816 Дж/кг К; ρ = 470 кг/м³;

- теплофизические характеристики материала ТЗП конуса головной части (теплозащитный материал АГ-4):

- λ = 0,31 Вт/мК; с = 1170 Дж/кг К; ρ = 1800 кг/м³;

- начальная температура 50ºС.

Варианты расчетов

Физическая модель

Рассматривается нестационарный тепловой режим конуса головной части с внутренним теплозащитным покрытием, подверженного нестационарному внешнему тепловому воздействию. Ввиду малого отношения толщины рассматриваемого участка конуса к радиусу процесс рассматривается в одномерной осесимметричной постановке. Теплофизические характеристики материала конуса и теплозащитного покрытия принимаются постоянными и равными средним значениям.

Математическая модель

Математическая модель рассматриваемой задачи включает в себя уравнение нестационарной теплопроводности, начальные и граничные условия.

,

,

,

,

Порядок расчета

1. Для заданного варианта при известной толщине корпуса конуса и заданном диапазоне изменения толщин ТЗП по рассчитанным в части 1 параметрам аэродинамического нагрева соответствующего варианта рассчитываются зависимости температуры наружной поверхности конуса (T_нар) и внутренней поверхности ТЗП (Т_вн).

2. Строятся зависимости T_нар(τ) и Т_вн(τ) для различных толщин ТЗП.

3. Проводится сравнение температуры Т_вн при различных вариантах с допустимой температурой на внутренней поверхности ТЗП (180ºС) и делается вывод о возможности применения данного варианта тепловой защиты.

4. Оформляется отчет по части 2 лабораторной работы.

Контрольные вопросы

1. Как изменяется давление воздуха после косого скачка уплотнения?

2. Как изменяется температура воздуха после косого скачка уплотнения?

3. Как изменяется плотность воздуха после косого скачка уплотнения?

4. Как зависит число Re от скорости потока?

5. Обоснование необходимости введения приведенной длины x_пр при обтекании конуса.

6. Как зависит угол наклона скачка от скорости набегающего потока?

7. Какие зависимости были использованы при расчете коэффициента конвективной теплоотдачи и температуры восстановления?

8. В чем заключается физическая модель рассматриваемой задачи?

9. Записать уравнения математической модели.

10. Что характеризуют и от чего зависят α и T_r?

Литература

1. И.Н.Дракин. Аэродинамический и лучистый нагрев в полете. М. «Оборонгиз», 1961 – 96 с.

2. И.С.Голубев, А.В.Самарин. Проектирование конструкций летательных аппаратов. М. «Машиностроение», 1991 – 521 с.

3. Под ред. В.К.Кошкина. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно–космической технике. М. «Машиностроение», 1975 – 624 с.

4. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М. «Дрофа», 2003 – 840с.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 287; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!