Varför genererar diffusorsektionen dragkraft i en jetmotor?

Navigera dina svar
2

Jag studerar tryckfördelningen av jetmotorer. Men jag är lite förvirrad.

I Rolls-Royces "The Jet Engine" -boken, länk

At the start of the cycle, air is induced into the engine and is compressed. The rearward accelera- tions through the compressor stages and the resultant pressure rise produces a large reactive force in a forward direction. On the next stage of its journey the air passes through the diffuser where it exerts a small reactive force, also in a forward direction

Jag förstår den första delen av stycket som kompressorn ger framåtriktat tryck, eftersom det trycker (så komprimerar) luft bakåt. Men varför ger diffusorn också framsteg? Och också varför munstycket ger bakåtkraft?

Den liknande konjunktionen visas också här: länk , att diffusorn ger positivt tryck genom att beräkna tryckkraften.

Från min förståelse av grundläggande vätskemekanik, borde inte ett munstycke ge framåt tryck, som sprinkler i trädgården eller en eldslang? Och borde inte en diffusor ge bakåtkraft eftersom utloppshastigheten är långsammare än inloppshastigheten, och så m-punkten X (v - u) är negativ?

Vad är fel med min förståelse?

    
uppsättning Jono 12.06.2018 10:03

2 svar

2

But why is the diffuser also providing forward thrust?

Diffusorn saktar ner flödet till underlätta bränsle-luft blandning och förbränning lite senare. Om du bara fokuserar på in- och utfartshastigheter, skulle det inte vara någon dragkraft.

Men om man tittar på trycket på diffusormurgen kommer ett annat resultat att uppstå. Långsammare flöde innebär högre statiskt tryck, och det totala trycket till höger vid kompressorns utgång är redan högst inom hela motorn. Trycket på de bredare diffusormurgen driver faktiskt motorn framåt på grund av tryckvektorens framåtriktade vinkel (som verkar vinkelrätt mot diffusormurgen). Din länkad pulsstrålsida förklarar detta ganska bra.

Självklart skulle inget tryck uppstå om flödet inte upphettades och därmed accelererades längre nedströms. Så diffusorn kommer inte i sig själv att skapa dragkraft; detta händer bara när det placeras inuti en arbetsmotorer.

And also why the nozzle is providing rearward thrust?

Detta är inte alltid fallet, men här har munstycket en konvergerande form som bidrar till att accelerera subsoniskt flöde och omvandlar det återstående trycket till hastighet. Väggarna har nu en bakåtvänd vinkel, så tryckvektorn på dem kommer att bidra med en bakåtvänd komponent. Dessutom orsakar höga flödeshastigheten längs de stora munstyckets väggar viss friktion, vilket också måste beaktas.

För en jämförelse, kolla på konen bakom turbinhjulen. Dess dragkraft bidrar bara till det framåtriktade trycket som verkar på det.

    
svaret ges 12.06.2018 21:16
0

And shouldn't a diffuser be providing rearward thrust, as the outlet speed is slower than the inlet speed, and so $\dot{m}\times(v - u)$ is negative?

Bevarande lagar i fysik är ett utmärkt verktyg. De låter dig beräkna mycket utan att titta på minutiae detaljerna i den faktiska processen. Och detta är ett bra exempel: du kan trivialt beräkna kraften hos hela motorn från arbetets vätskans förändring. Men det kommer inte att berätta hur kraften faktiskt används, bara summan av krafterna på hela motorn.

Dragkraften är minutiae-detaljerna i processen. Och på den nivån är det enda sättet att skapa en kraft, genom tryck av vätskan, och eftersom trycket alltid verkar vinkelrätt mot ytan, kan endast de bakåtvända ytorna ha framåtriktad dragkraft mot dem medan alla framåtvända ytor har negativ dragkraft mot dem.

Och det är inte annorlunda i sprinkleren. Trycket inuti verkar på alla väggar, men det saknas lite i munstycket där vattnet rinner ut, så kraften på motsatt vägg råder.

    
svaret ges 13.06.2018 20:56

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Varför skickas några icke-NEXUS-resenärer via NEXUS-linjen vid Pearson? Science fiction roman där invånarna i planeten blir flytande sfärer