Entwurf einer nicht-adiabatischen CRMC-Überschalldüse

In technischen Systemen wie Düsenantrieben, Dampfturbinen, Gasturbinen und Strahltriebwerken sind Düsen entscheidende Teile. Sie erhöhen die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms von Unterschall auf Überschall oder Hyperschall und erzeugen unter bestimmten Konstruktions- und Betriebsbedingungen den erforderlichen Schub. Der Wirkungsgrad, der Schub und die Durchflussmenge der Düse werden durch ihre Form und ihre Strömungseigenschaften bestimmt, so dass ihr Entwurf und ihre Analyse für die Optimierung einer Vielzahl von technischen Systemen von wesentlicher Bedeutung sind. In dieser Arbeit werden anspruchsvolle Treibdüsen entworfen und analysiert, wobei der Schwerpunkt auf ihrer Form und ihren Strömungseigenschaften liegt. Zur Untersuchung dieser Variablen werden die Düsenlänge sowie die Annahme einer konstanten Impulsrate berücksichtigt und 1-D-Gasdynamikgleichungen verwendet. Die Hypothese der konstanten Impulsänderungsrate (CRMC), die Reibungseffekte und Wärmezufuhr einbezieht, wird verwendet, um konsistente Strömungseigenschaften in jedem Abstand zu erhalten. Die Ergebnisse der CRMC-Theorie werden mit Hilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD) unter Verwendung von ANSYS Workbench 2022R2 validiert, was zeigt, dass die numerischen Schlussfolgerungen und die Ergebnisse der CRMC-Theorie unter Auslegungsbedingungen hervorragend übereinstimmen.