Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Внешняя задача теплообмена

Курсовая работа

по  дисциплине:  тепловое проектирование КА

 

 

Исполнитель: Миланко Кирилл                                          Подпись:

 

Группа: 6О-311Б

 

 

Руководитель работы:  Нетелев А. В.

                                                                                         Оценка:

 

                                                                                         Дата:

                                                                                             

                                                                                         Подпись преподавателя

 

 

Москва  2019

Содержание

 

1. Введение………………………………………………………………………3

 

2. Алгоритм расчёта толщины тепловой защиты……………………………..4

 

2.1 Основные расчёты траектории движения КА в атмосфере ……………...5

 

2.2 Внешняя задача теплообмена………………………………………………7

 

2.3 Математическая модель химически-активного многокомпонентного пограничного слоя………………………………………………………………7

 

2.4 Эмпирический метод определения тепловой нагрузки ………………….10

 

2.5 Внутренняя задача теплообмена…………………………………………..11

 

Введение

Современный спускаемы аппарат (СА) представляет собой сложную техническую систему. Одной из задач, решаемых при создании аппарата, является обеспечение его теплового режима.

Обеспечение теплового режима современной технической системы представляет собой достаточно сложную проблему, так как тепловые нагрузки, действующие на агрегаты и конструкцию, достигают уровней нескольких мегаватт. В связи с этим задача исследования и выбор параметров такой системы и её элементов (с учётом воздействия на них внешних и внутренних тепловых нагрузок) является частью общей задачи проектирования теплонагруженных сложных технических систем.

Частной задачей является расчет толщины тепловой защиты в зависимости от угла входа в атмосферу, массы аппарата и его площадь миделя. Это работа должна показать, как меняется зависимость толщины теплового защитного слоя от угла входа в атмосферу.

 

Алгоритм расчёта толщины тепловой защиты

 

1) Производится расчет траекторных параметров движения СА в атмосфере:

        - скорость движения

        - угол тангажа

        - дальность

        - высота

 

2) Решение внешней задач теплообмена:

Входные данные: стандартные параметры атмосферы и траекторные параметры из пункта 1

Выходные данные: плотность теплового потока в критических точках спускаемого аппарата

 

    q = α*(Tew)                                                                                 (1)

 

q – плотность теплового потока

α – коэффициент теплоотдачи   

Te – температура сжатого газа

Тw – температура стенки

 

3) Внутренняя задача теплообмена:

Расчёт поля температур в объеме тепловой защиты, первичный расчёт толщины тепловой защиты.

 

 

Расчёты траектории движения СА в атмосфере

Основными траекторными параметрами являются:

- скорость движения аппарата

- программа угла тангажа

- дальность полёта

- высота движения аппарата

 

Используем математическую модель баллистического спуска аппарата в атмосфере:

 

=                                                                                (2)

 

                                                     (3)

 

;                                                                                 (4)

 

V – скорость

 - угол тангажа

H – высота

L – дальность

Cx – коэффициент лобового сопротивления

Сy – коэффициент подъемной силы

 - плотность атмосферы (ГОСТ)

m – масса

Sm – площадь миделя

R – радиус Земли

 

Условия входа СА в атмосферу:

L0=0, H0=10000км, V0, =-3,5o

 

При интегрировании с постоянным шагом используем Метод Рунге-Кутта

4 порядка:

;  ;  ;                           (5)

 - шаг по времени

i – номер шага по времени

 

 

Для расчета приращения в Методе Рунге-Кутта 4 порядка используем формулу Симпсона. Суть этого метода заключается в приближении подынтегральной функции на отрезке интерполяционным многочленом второй степени, то есть приближение графика функции на отрезке параболой. Метод Симпсона имеет порядок погрешности 4 и алгебраический порядок точности 3.

 

 ;                                      (6)

;

 

                                              (7.1)

 

                                                                        (7.2)

 

                                                                        (7.3)

 

                                                                        (7.4)

 

 

Внешняя задача теплообмена

При решении внешней задачи теплообмена нам нужны траекторные параметры, рассчитанные по методу Рунге-Кутта 4, и параметры атмосферы, в которой находится космический аппарат. Суть внешней задачи теплообмена – определение плотности теплового потока в критических точках теплозащитного покрытия (ТЗП) спускаемого аппарата. Температура и давление в передней критической точке (ПКТ) в ударной волне можно оценить с помощью формул:

;                                    (8)

 

To, Po – температура / давление в критических точках

Tст, Рст – температура / давление статического потока

 - число Маха

k – показатель адиабаты

                                                                                         (9)                  

Ниже приведена таблица 1, как температура в критической точке зависит от отношения теплоёмкости при давлении в критической точке к теплоёмкости при давлении набегающего потока.

 

                                                                                                       (10)

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...