Почему секция диффузора создает тягу в реактивном двигателе?

Но почему диффузор также обеспечивает тягу вперед?

Диффузор замедляет поток, чтобы немного облегчить смешивание топлива с воздухом и сгорание . Если вы сосредоточитесь только на скорости входа и выхода, тяги не будет.

Однако если вы посмотрите на давление на стенки диффузора, получится другой результат. Более медленный поток означает более высокое статическое давление, а общее давление прямо на выходе из компрессора уже самое высокое во всем двигателе. Давление на эти расширяющиеся стенки диффузора действительно толкает двигатель вперед из-за наклона вперед вектора давления (который действует перпендикулярно стенкам диффузора). Ваша связанная страница пульсовой струи объясняет это довольно хорошо.

Конечно, никакой тяги не возникло бы, если бы поток не нагревался и, таким образом, не ускорялся дальше вниз по течению. Так что диффузор сам по себе тяги не создаст; это происходит только тогда, когда он помещается внутрь работающего реактивного двигателя.

А также почему сопло обеспечивает тягу назад?

Это не всегда так, но здесь сопло имеет сужающуюся форму, которая способствует ускорению дозвукового потока и преобразует остаточное давление в скорость. Стены теперь имеют наклон назад, поэтому вектор давления на них будет вносить вклад в обратную составляющую. Кроме того, высокая скорость потока вдоль больших стенок сопла вызывает некоторое трение, которое также необходимо учитывать.

Для сравнения посмотрите на конус за колесами турбины. Его вклад в тягу связан только с действующим на него направленным вперед давлением.

И разве диффузор не должен обеспечивать обратную тягу, поскольку скорость на выходе меньше скорости на входе, и поэтому$\dot{m}\times(v - u)$отрицательно?

Законы сохранения в физике — отличный инструмент. Они позволяют вам многое рассчитать, не обращая внимания на мельчайшие детали фактического процесса. И это отличный пример: по изменению импульса рабочего тела можно тривиально рассчитать тягу всего двигателя. Но это не скажет вам, как на самом деле прилагается сила, а только сумму сил, действующих на весь двигатель.

Разбивка тяги – это мельчайшие детали процесса. И на этом уровне единственным способом создания силы является давление жидкости, а так как давление всегда действует перпендикулярно поверхности, то только обращенные назад поверхности могут иметь переднюю тягу, в то время как любые обращенные вперед поверхности имеют на них действует отрицательная тяга.

И это ничем не отличается от разбрызгивателя. Давление внутри действует на все стенки, но в патрубке, откуда вода вытекает, немного не хватает, поэтому сила на противоположной стенке преобладает.