Анонс: Liquid Propellant Rocket Engines

[fagot]

Гость 22, не планируете ли вы из "Однажды и навсегда" выложить  фрагменты об РД-120 и РД-170?

Вообще-то нет, не планировал, но могу отсканировать, если есть интерес. Попробую сделать на днях.

Если ли еще надежда увидеть эти главы?

[avmich]

Вопрос возник по одной формуле в http://lpre.de/resources/software/rpa/RPA_LiquidRocketEngineAnalysis.pdf . Именно, по формуле 5 на стр. 4:

  NS
SUMMA a(i,j)*m(i)*n(j) - b(i,0) = 0
 j = 1

здесь имеется в виду сохранение числа атомов каждого элемента до и после реакции.

Если, как пишется, a(i,j) - это число атомов элемента j в каждой моли вещества i, m(i) - атомная масса элемента, а n(j) - число молей вещества j, то просуммированное произведение этих трёх величин - это масса всех атомов элемента j во всех веществах. В то же время b(i,0), как пишется - это число атомов данного элемента в системе... несовпадение размерности? Может быть, под b подразумевалась общая масса атомов каждого элемента?

[Peter]

У меня ощущение, что они они определение b неправильно дали. Смотрите - первое произведение под сигмой, после суммирования, дает массу элементов в системе. Так что второе слагаемое должно давать ту же сумму, очевидно, а любой стадии протекания реакции до удаления ее продуктов из зоны реакции.
Когда они делят оба члена на m (индексы я опускаю), то получают формулу (7).
Так что по смыслу - b это масса атомов данного элемента в продуктах реакции.
Т.е., просто извращенно записаный закон сохранения.

Сейчас полистал файл и понял, что он мне напоминает.  И где искать это дело на русском. Совершенно аналогичные формулы применяются для термодинамического расчета печей, и есть в учебниках по теплотехнике.

PS моль - это ОН, а не ОНА. Если мы говорим не о той, что размножается в одежде

[Гость 22]

...несовпадение размерности? Может быть, под b подразумевалась общая масса атомов каждого элемента?

Да, конечно, это масса. В документе ошибка.

Произошла она от того, что в этой части у меня было два варианта. В начальном варианте материальный баланс действительно вычислялся через постоянное число атомов каждого элемента. В финальном варианте он был заменен на более удобный баланс масс. Формулы я изменил, а вот описание - забыл.

Кстати, в русском варианте описания алгоритма стоит правильное наименование: "b^0_i - масса атомов  i-го химического элемента во всех соединениях изолированной термодинамической системы" (я тебе его высылал, см. формулу без номера на стр. 3)

Спасибо за указание на ошибку в английском варианте. Сообщай и о других тоже

[Гость 22]

Гость 22, не планируете ли вы из "Однажды и навсегда" выложить  фрагменты об РД-120 и РД-170?

Вообще-то нет, не планировал, но могу отсканировать, если есть интерес. Попробую сделать на днях.

Если ли еще надежда увидеть эти главы?

Я "дико извиняюсь"... Всё никак не соберусь отсканировать...

[Гость 22]

Т.е., просто извращенно записаный закон сохранения.

В чем же состоит его извращенность?
Есть большое количество вариантов записи закона сохранения вещества. Кому-то известен только один из них, но это вовсе не свидетельствует об извращенности остальных...

Сейчас полистал файл и понял, что он мне напоминает.  И где искать это дело на русском. Совершенно аналогичные формулы применяются для термодинамического расчета печей, и есть в учебниках по теплотехнике.

В самом документе в разделе References указано, где можно найти "аналогичные формулы", в том числе и на русском.

Кстати, под номером 8 там стоит:

Синярёв Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчётов металлургических процессов. — М.:Наука, 1982.

Это тот самый Трусов - атвор известной термодинамической программы Астра, применимой также для расчета РД.

[Salo]

На этой странице http://www.lpre.de/sntk/index.htm в таблице ошибка: НК-21 имел индекс 11Д59, а не 11Д54 (11Д54 это неподвижный вариант 11Д57).

[Peter]

В чем же состоит его извращенность?

Ну, например в том, что даже в такой примитивной форме умудрились нахомутать. Примитивной - потому что не учтено взаимодействие со стенками камеры.
(В общем случае - если давление на срезе сопла меньше атмосферного, то и атмосферу как-то учитывать надо).

Нет, я все не о том говорю. Просто нормальная запись это постоянство  числа атомов каждого вида, отсюда постоянность сигм.

Иначе говоря, чтобы тривиальный факт расписать непонятно, нужен особый талант.

Что интересно, это изменение теплоемкости пишут по четвертой степени (у нас по третьей). то если я все правильно понял - в детали не вникал.

атвор известной термодинамической программы Астра

Вы сами и подтвердили. Считают как печку - т.е. поточную систему. Все "неидеальности", например, завесу - ф топку.

И вечные "полуэмпирические" формулы. Ну ладно, здесь цензурные слова кончаются. Зато начинается понимание, отчего прогарают камеры.
------------
правка - убил дублирование слова.

[Гость 22]

На этой странице http://www.lpre.de/sntk/index.htm в таблице ошибка: НК-21 имел индекс 11Д59, а не 11Д54 (11Д54 это неподвижный вариант 11Д57).

Да, правильно. Спасибо.

[Гость 22]

В чем же состоит его извращенность?

Ну, например в том, что даже в такой примитивной форме умудрились нахомутать.

Из Вашего ответа я так и не понял, в чем состоит извращенность используемой мной формы записи закона сохранения вещества. В чем именно я "нахомутал"? Укажите на ошибку, пожалуйста.

Пока что я не вижу ни извращенности, ни "хомутания". Есть обычная опечатка в описании формулы, но вовсе не в самой формуле, что видно из всего дальнейшего вывода системы уравнений.

Примитивной - потому что не учтено взаимодействие со стенками камеры.

Ну, пусть форма записи будет примитвная... Однако в чем она ошибочна, особенно с учетом принятых в алгоритме допущений?

(В общем случае - если давление на срезе сопла меньше атмосферного, то и атмосферу как-то учитывать надо).

Во-первых, в программе учитывается отрыв потока от стенки сопла (насколько это возможно с применением одномерной модели течения), хотя в описании алгоритма это никак не отражено. Во-вторых, на термохимические процессы в камере сгорания (а именно для этого программа предназначена в первую очередь) это совершенно никак не влияет (и именно поэтому этот учет отсутствует в описании алгоритма).

Просто нормальная запись это постоянство  числа атомов каждого вида, отсюда постоянность сигм.

Кроме известной Вам "нормальной записи" есть и другие, ничуть не менее корректные.

Иначе говоря, чтобы тривиальный факт расписать непонятно, нужен особый талант.

Это точно... Я до сих пор не понимаю, о чем Вы вообще говорите Где ошибка в формуле 5?

Что интересно, это изменение теплоемкости пишут по четвертой степени (у нас по третьей). то если я все правильно понял - в детали не вникал.

Если Вы говорите об аппроксимирующих полиномах, то на самом деле это не принципиально - это всего лишь другая форма представления табличных исходных данных о термодинамических свойствах веществ.

атвор известной термодинамической программы Астра

Вы сами и подтвердили. Считают как печку - т.е. поточную систему. Все "неидеальности", например, завесу - ф топку.

А я ничего и не отрицал...

Хотя, справдливости ради замечу, что это печку считают как РД, а не наоборот Потому что впервые компьютерное моделирование термодинамических процессов было сделано именно для РД, и уже значительно позже разработанные алгоритмы стали применяться для расчета печей и других "не-аэрокосмических" процессов.

А  насчет "ф топку" Вы ошибаетесь. Обсуждаемый здесь алгоритм  и программа на его основе - не единственные существующие в своем роде :)На самом деле те, кому это нужно, всё считают, в том числе неидеальности и нестационарности.

[Peter]

Во-первых, насчет "нахомутал" - это про авторов. И связано с замеченным Амвичем.

Во-вторых, вопрос о том, откуда пошли методы расчетов - крайне темен.  Встречал и такую версию, что первые поколения РД считали по общей теплотехнической методе.

В третьих, неизвращенная формулировка, в моем понимании, не разностная. То есть, сигма числа (или массы) атомов каждого элемента равна константе. А когда из формул вымывается физический смысл, то ошибиться становится значительно легче.

[avmich]

Во-первых, насчет "нахомутал" - это про авторов. И связано с замеченным Амвичем.

Питер, Гость уже объяснил эту опечатку.

Во-вторых, вопрос о том, откуда пошли методы расчетов - крайне темен.  Встречал и такую версию, что первые поколения РД считали по общей теплотехнической методе.

Была, помнится, эмпирическая формула, которая позволяла оценивать теплопоток в цилиндрической части камеры. Была также космическая гонка, когда в различные ракетные разработки вкладывались куча денег и новейшие технологии, включая компьютерные и новые методы моделирования. Сильно подозреваю, печам тогда меньше доставалось внимания :) и просто результаты работ над двигателями использовались, в готовом виде, для печей. Сейчас, конечно, благодаря проделанной работе возможны гораздо более точные расчёты.

В третьих, неизвращенная формулировка, в моем понимании, не разностная. То есть, сигма числа (или массы) атомов каждого элемента равна константе. А когда из формул вымывается физический смысл, то ошибиться становится значительно легче.

Физически проще так, математически - эдак. Там дальше применение метода идёт, там нули в правой стороне вполне осмыслены.

Хотелось бы, конечно, чтобы Гость нашёл ещё время и продолжил свои доблестные труды :) .

[Salo]

В таблице на странице http://www.lpre.de/sntk/index.htm в графе "Назначение" по НК-9 и НК-9В нужно указать ГР-1. Кстати на Р-9М на второй ступени НК-9В не должен был использоваться. Там планировалась связка из четырёх 11Д33.
Кроме того можно упомянуть кислородно-водородные НК-5 и НК-35:
http://www.aviation.ru/engine/NK/story1/page39.html
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/293/45.shtml
http://cosmopark.ru/lpe.html
http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/molodtsov/01/06.html

[Гость 22]

Во-первых, насчет "нахомутал" - это про авторов. И связано с замеченным Амвичем.

Ну так я и есть автор того документа Где и как я "нахомутал"? Только опечаткой в пояснительной текстовой части?

Во-вторых, вопрос о том, откуда пошли методы расчетов - крайне темен.  Встречал и такую версию, что первые поколения РД считали по общей теплотехнической методе.

Конечно, начинали с "общей теплотехнической методы" с расчетом по главной реакции

Однако модели и программы для произвольного количества реакций впервые были применены для двигателей (насовцами Zeleznik, Gordon и McBride в конце 1950-х), и только значительно позже (лет на 25-30) началось их использование в других областях.

В СССР в 1956 году под редакцией Глушко выпущен справочник "Термодинамические свойства компонентов продуктов сгорания", а в 1971 г. переиздан под названием "Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания" авторами-ракетчиками Алемасовым, Дрегалиным и Тишиным, и также под редакцией Глушко. Все последующие издания тоже выходили под его редакцией.

Наверняка именно этот справочник и изложенные в нем методы расчета применяются также для расчета печей

И вообще, центр данных о термодинамических свойствах индивидуальных веществ РАН носит имя своего основателя В.П.Глушко.

Так что ничего темного в этом вопросе нет.

В третьих, неизвращенная формулировка, в моем понимании, не разностная. То есть, сигма числа (или массы) атомов каждого элемента равна константе. А когда из формул вымывается физический смысл, то ошибиться становится значительно легче.

Ну Вы даёте... Простейшее арифметическое действие (перенос свободного члена уравнения из правой части в левую) Вы называете "извращением" и "вымыванием физического смысла"?

Представляю себе, как учительница дает задание ученикам: "А теперь извратите это уравнение так, чтобы справа от знака равенства стоял 0"

[Гость 22]

...

Спасибо, Salo.

[Peter]

Ну так я и есть автор того документа  Где и как я "нахомутал"? Только опечаткой в пояснительной текстовой части?

Да. Ошибка в сущности определения - этого мало?

модели и программы для произвольного количества реакций впервые были применены для двигателей (насовцами Zeleznik, Gordon и McBride в конце 1950-х), и только значительно позже (лет на 25-30) началось их использование в других областях.

А вот почему-то в книжках 50-х годов я видел ту же логику. Может, она была всеобщей? И в "справочнике химика" не ленились писать термодинамку для этих нестабильных соединений.

центр данных о термодинамических свойствах индивидуальных веществ РАН носит имя своего основателя В.П.Глушко.

Носить им не переносить. Хотя то что она открыта и доступна - огромаднейший плюс.

Простейшее арифметическое действие (перенос свободного члена уравнения из правой части в левую)

Как ни странно, в этом случае - да. Ибо эти две части относятся к двум разным моментам времени.
Я поясню на аналогии с рекой. Вот она себе течет. В мгновенном сечении закон сохранения вроде как соблюдается. Только вот ближе к устью реки становитятся полноводней. Потому, что в нее впадают речки помельче, вода туда-сюда фильтруется...
В реальном двигателе, скажем, может быть сброс газов от ТНА. Так просто или для управления.
Поэтому для проведения такого простого арифетического действия нужно оговаривать его условия. Т.е., что в ходе его никакого массообмена со средой не происходит. Что является очень неочевидным (часто - неправильным) приближением.

Я очень коряво, но, думаю, пояснил, о чем говорю?

PS Ссылка на печки - это была попытка дать "наводку" на безусловно открытые материалы на русском.

[Гость 22]

Ошибка в сущности определения - этого мало?

Это опечатка. Досадная, но всего лишь опечатка (точнее - неисправленный текст, оставшийся от предыдущей версии текста). В самой формуле и её дальнейшем использовании нет ни ошибки, ни "извращения" (по крайней мере, ни Вы, ни кто-либо иной ошибок в выводе финальных итерационных уравнений пока не нашли . Иначе бы программа давала неверные результаты.

модели и программы...

А вот почему-то в книжках 50-х годов я видел ту же логику. Может, она была всеобщей?

Вообще-то, используемый метод расчета (логика) был предложен намного раньше: Гиббсом еще в конце девятнадцатого века. Разумеется, этот метод стал всеобщим Вот только до того, как за проблему взялись ракетчики, на практике применялись только простейшие варианты расчета: как правило, по одной главной реакции. В лучшем случае - по двум-трем хорошо известным реакциям.

Как ни странно, в этом случае - да. Ибо эти две части относятся к двум разным моментам времени. ... для проведения такого простого арифетического действия нужно оговаривать его условия. Т.е., что в ходе его никакого массообмена со средой не происходит. Что является очень неочевидным (часто - неправильным) приближением.

Все эти условия оговариваются до составления уравнения сохранения вещества, независимо от формы его записи: с размещением свободного члена слева или справа от знака равенства. Перенос членов уравнения через знак равенства (так же, как и приведение подобных членов, раскрытие скобок, разложение на множители и т.д.) диктуется только удобством, не требует никаких оговорок и ни в коем случае не является приближением. Это тождественное преобразование. Поэтому если Вы считаете "разностную" форму извращенной, то и форма записи с равенством обязана быть извращенной

По поводу исходных условий... Общепринятый метод термодинамического расчета горения предполагает наличие равновесия всех реакций при мгновенной скорости их протекания (или при времени протекания реакций существенно меньше времени, необходимого для покидания реагентами зоны реакции). При этом неравновесность учитывается замораживанием всех или части реакций.

Методы расчета с учетом реальной кинетики и массообмена относятся к другому классу задач. Обсуждаемые здесь алгоритм и программа на его основе к ним не относятся. Вы, очевидно, не обратили на это внимание.

[Peter]

Я думаю, мы друг друга поняли.
Реальная модель - она где-то у серьезных дядь есть. А иметь модель +-3% это настолько офигительно, что перед сделавшим ее преклоняюсь.
Я отчего в спор-то полез - кинетикой, особенно в случае твердотопливников, пренебрегать никак нельзя... И завесой в случае ЖРД. И газовыми рулями.

Кстати, я у нас в институте - всех, кто работает по твердым топливам, ткнул носом в Propep. Мне бы хотелось написать, что был шок - но нет, все на английском, интерфейс непонятный. И так спокойно меряют то, что там считается за минуту... Что характерно, при тех же погрешностях.

[Гость 22]

Выложены таблицы по двигателям КБХМ:

http://www.lpre.de/kbhm/index.htm

Все таблицы на этой странице составлены Salo, за что ему большое спасибо!

[Гость 22]

кинетикой, особенно в случае твердотопливников, пренебрегать никак нельзя... И завесой в случае ЖРД. И газовыми рулями.

Кстати, я у нас в институте - всех, кто работает по твердым топливам, ткнул носом в Propep. Мне бы хотелось написать, что был шок - но нет, все на английском, интерфейс непонятный. И так спокойно меряют то, что там считается за минуту... Что характерно, при тех же погрешностях.

Интересно, а какой именно шок Вы ожидали: от ужаса или восторга?

Ведь propep тоже не учитывает ни кинетику, ни завесы, ни газовые рули...