试验三 喷管流动特性的测定.doc

试验三 喷管流动特性的测定一、实验目的和任务1目的：巩固和验证有关喷管基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力变化的规律及有关测试方法。通过实验熟悉不同形式喷管的机理，加深对临界状态参数，背压Pb,出口截面压力P2等基本理念的理解2任务：对缩放喷管进行下列测定：（1）测定不同工况（初压p1不变，改变背压pb）时期流在喷管中的流量qm；绘制qm-pb曲线；比较最大流量qm,max的计算值和实验值；确定临界压力pcr。（2）测定不同工况时气流沿喷管各截面（轴线位置X）的压力p的变化；绘制出三组p-X曲线；分别比较临界压力pcr的计算值与实验值；观察和记录pcr出现在喷管中的位置。（3）将qm-pb曲线和p-X曲线显示在计算机上打印后将各曲线相比较，并分析异同点。二、实验原理1在稳定流动中，任何界面上质量流量都相等，且不随时间变化，流量大小可由下式确定： （1） 式中：k比热比（绝热指数，k=cp/cv）A2出口截面积（m2）v气体比容（m3/kg）p压力（Pa）角注号：1指喷管入口，2指喷管出口临界压力pcr的大小为： （2） 若降低背压，使缩放喷管的喉部压力p降至临界压力时，喷管中的流量达最大值： （3） （2）当气体在喷管内实现完全膨胀时，背压Pb和出口截面压力P2，出口速度C2，管型及流量m有如下关系表一 Pb，P2,C2,m与管型之间的相互关系背压Pb出口截面压力P2出口速度C2流量m管型PbPcP2=PbC2aMMmax渐缩Pb=PcP2=PcC2=aM=Mmax渐缩Pb=P设P2aM=Mmax缩放2，沿喷管轴线w各截面的压力P,在喷管形状和工质及工质初态和背压一定时，可根据连续方程和状态方程计算而得，也可用实验方法测得图形三、实验装置图3 实验装置图实验装置由实验台本体、真空泵、电测仪器三大部分组成。实验台本体结构如图3所示，空气自吸气口2进入气管1，流过孔扳流量计3，流量的大小可以从U型管压差计4读出，该管5用有机玻璃制成，缩放形式如图4所示，根据实验要求，可松开夹持法兰上的螺栓，向左推开进气管的三轮支架6，变换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针7连至可移动标准真空表8测得，它们的移动通过手轮螺杆机构9实现。在喷管后的排气管上还装有背压真空表10、真空罐12，起稳定背压的作用，罐内的真空度通过背压调节阀11来调节，为减少振动，真空罐与真空泵之间用软管连接。真空泵是1401型，排气量为3200升/分。电机为5.5kw。电测仪器包括：负压传感器，压差传感器，位移电位器，直流稳压电源，函数记录仪等。负压传感器、压差传感器、位移电位器分别将可移真空表、U型管压差计、测压探针在该管内不同截面上的压力转换为电讯号输入记录仪，真接绘出实验曲线，以上电测仪器均由直流稳压电源供电。图4 缩放喷管四、实验步骤1. 装好喷管。2. 对真空泵作开车前检查（检查传动系统、油路、水路）。检查无问题后打开背压调节阀，用手转动真空泵飞轮一周，去掉气缸中过量的油，开启电动机，当达到正常转速后可开始实验。3. 将测压探针上的测压孔移至喷管出口之外一段距离之后保持不动，此时p2 = pb，改变调节阀开度，调节背压pb自p1开始逐渐降低，记录在不同pb下的孔板压差p值，以备计算流量及绘制qm-pb曲线，实验时注意记下p开始达到最大值的pb，以求得pcr及pf值。4调节不同的pb，摇动手轮，使X自喷管进口逐步移至出口外一段距离，记录不同X值下的p值，以测定不同工况下的p-X曲线。5接通电测仪器，分别记录qm-pb曲线和p-X曲线。6停车。7认真做好原始记录。（1）设备数据记录：设备名称，型号，规格等（2）常规数据记录：当地大气压力，室温（3）认真记录技术数据及观察到的现象五，实验数据及处理实验数据分析与处理 缩放喷管内压力变化曲线 减缩喷管内压力变化曲线左右po背压液柱差背压比入口大气压6904109482.811000.8808510646904109476.611000.8148936176904109470.711000.752127666904109464.311000.684042553690410945911000.6276595746904109453.411000.5680851066904109446.711000.4968085116904109440.811000.4340425536704009434.210700.3638297876603809429.410400.3127659576203409423.39600.247872345302609416.77900.177659574左右po背压液柱差pb/po5803809483.89600.8914893625803809467.89600.7212765965803809459.39600.6308510645803809450.69600.5382978725703809444.99500.4776595745303309430.68600.3255319155103009431.28100.