喷管特性实验.doc

实验喷管特性实验一、 实验目的（1）巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律。（2）测定不同工况下，气流在喷管内流量的变化，绘制流量曲线。（3）测定不同工况时，气流沿喷管各截面（轴相位置X）的压力变化情况，绘制关系曲线。 二、实验装置图1 喷管实验装置系统1. 实验段（喷管）； 2. 孔板； 3. 探针移动机构；4. 孔板压差计 5. 调节阀； 6. 真空泵；7. 风道入口； 8. 背压真空表； 9. 探针连通的真空表；10. 稳压罐 11. 调节阀 12. 实验台支架三、实验原理1喷管中气流的基本原理由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得： 马赫数M=c/a 显然，要使喷管中气流加速，当M1时，喷管应为渐缩型（dA1时，喷管应为渐扩型（dA0）。2气体流动的临界概念 喷管中气流的特征是dp0，dv0，三者之间互相制约。当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。 临界压力比 ，对于空气，n=0.528 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。可由下式确定： 式中：最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的面积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44）。3气体在喷管中的流动（1）渐缩喷管 渐缩喷管因受几何条件（dA0，出口截面处的流速可超音速（ca），其压力可低于临界压力（P2Pc），但因喉部几何尺寸的限制，其流量的最大值仍为最大流量（）。气流在扩大段能做完全膨胀，这时出口截面处的压力称为设计压力（Pd）。四、实验内容及步骤：1、调整好移动探针的基准位置；小心地装上要求实验的喷管（注意：不要碰坏测压探针）。2、用随机附带的软连接钢丝管将真空泵与稳压罐连接卡紧。接通自来水并控制进水量使水箱溢流口有小溢流；将真空泵接入三相电源。3、如果使用的是配有微机接口的实验台，就要将传感器与控制箱连接，控制箱与微机机箱串口相连，然后在微机上运行软件，出现软件界面后，按软件说明书要求操作，开始实验，软件将根据实验工况自行绘制压力曲线和流量曲线，并进行保存4、检查一切正常后，启动真空泵。全开调节阀5，用调节阀11调节背压至某一定值。摇动手轮使测压孔位置自喷管进口缓慢向出口移动，每隔5mm一停，一直到喷管出口以外左右（观察指针指示位置）。记下真空表9上的读数（真空度）。这样将测得对应于这一背压下的一条曲线。5、再用调节阀11逐次调节背压为不同的背压值。在各个背压值下，重复上述摇动手轮的操作过程，而得到一组在不同背压下的压力曲线（参见附图压力曲线）。6、摇动手轮，使测压孔的位置位于喷管出口外处。此时真空表9上的读数为背压。7、全开罐后调节阀5，用罐前调节阀11调节背压，使它由全关状态逐渐缓慢开启。随背压的降低（真空度升高），流量逐渐增大，当背压降至某一定值时，流量达到最大值 ，以后将不随的 降低而改变。 8、用罐前调节阀11重复上述过程，调节背压，每变化一停，记下真空表8上的背压读数和形管压力计上的压差读数，在座标纸上绘出流量曲线，进行分析。9、在实验结束阶段真空泵停机前，打开罐前调节阀11和罐底排气阀，关闭罐后调节阀5，使罐内充气。当关闭真空泵后，关闭冷却水阀门，放净水箱和真空泵中存水。五、数据记录与处理（一）渐缩喷管 P1=0.1MPa 绝对压力=0.1MPa真空度压力分布测压位置X/ mmX处的压力背压 Px/MPaPb/MPa3691215182124273040455055600.0200 （真空度）真空度绝对压力0.0800（真空度）真空度绝对压力流量曲线 背压Pb/MPa （真空度）孔板流量计压降0.00500.01000.01500.02000.02500.03000.03500.04000.04500.05000.0550H右/ mmH2OH左/ mmH2O H/ mmH2O（二）缩放喷管 P1=0.1MPa 绝对压力=0.1MPa真空度压力分布测压位置X/ mmX处的压力背压 Px/MPaPb/MPa3691215182124273040455055600.0200 （真空度）真空度绝对压力0.0800（真空度）真空度绝对压力流量曲线 背压Pb/MPa （真空度）孔板流量计压降0.00500.01000.01500.02000.02500.03000.03500.04000.04500.05000.0550H右/ mmH2OH左/ mmH2O H/ mmH2O1. 绘制不同工况下喷管内的压力（绝对压力）分布曲线Px/P1X；渐缩喷管缩放喷管：2. 绘制流量曲线HX 渐缩喷管： 缩放喷管