喷管特性实验之实验报告

PAGEPAGE4喷管特性实验之实验报告一、实验题目：喷管特性实验二、实验目的1．验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念2．比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法3．明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量4．明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量5．对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因三、实验原理1．喷管理想流量的确定临界压力Pc。临界压力与喷管入口压力P1之比称之为临界压力比：。经推导得到：（5）对于空气，=0.528（6）式中：Amin—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截面积。本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44mm2）。由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。本实验装置的压力损失为U型管压差计读数（P）的97%。因此，喷管入口压力为：2．喷管实际流量的确定喷管中的空气流量是通过喷管前的孔板流量计来确定的，计算公式为：（Kg/s）（10）式中：—流束膨胀系数；—气态修正系数；—几何修正系数（约等于1.0）Ta—室温（℃）P—U型管压差计读数（mmH2O）Pa—大气压力（mbar）四、实验数据处理一、渐缩喷管大气压_760__mmHg表1.压力分布测压位置mm背压(表压)-kPa孔板流量计压降HcmH2O36912151821242730354045505560h左h右104315590.50.61.21.52.23.04.05.06.07.68.28.38.38.38.48.4403166772.53.05.06.08.211.014.018.022.538.535.035.034.934.934.934.9803056893.03.54.86.69.012.815.519.024.538.565.463.463.463.463.463.4表2.流量曲线背压-kPa孔板流量计压降0.000.501.001.502.002.503.003.504.00H左cmH2O491459431401378357340326316H右cmH2O496530559590614635652666676背压-kPa孔板流量计压降4.505.005.506.006.507.007.508.008.50H左cmH2O310306305305305304304304305H右cmH2O683687688688688689688689689二、缩放喷管表3.压力分布测压位置mm背压(-Pa)孔板压降HcmH2O36912151821242730354045505560150329245225209197187180173165156148147147146146145145450363479488512535545515497487475455454454454454454454650363509518540563578590600615619597602607606605607606表4.流量曲线背压(-Pa)306090120150180210240270300孔板压降差mmH2O98161229285325353363365365365表5.根据条件计算的喷管最大流量孔板压降差mmH2O98161229285325353363365365365理想最大流量（g/s）2.722.712.712.702.692.692.692.692.692.69实际最大流量（g/s）1.371.762.092.342.492.602.642.642.642.64由计算结果可知，实际最大流量总是比相应的理想最大流量要小，这是空气有粘性的表现。同时还可以看出，流量越大时，实际值与理想值的偏差越小，说明此时粘性的影响变小了。由图1可以看出，对渐缩喷管而言，在一定的流量（背压）下，随着轴向距离的增大，管内压强逐渐降低，在喷管之后压力保持不变。并且，在喷管出口压力有明显地降低，流量越大（背压越小），压降越明显，之后回升后维持稳定。可能原因是在出口处由于截面积突变，产生了膨胀波，因此流量越大，压降越明显。由图2可以看出，当背压比较小时，流量不随背压而变化。当背压比较大时，流量随背压增大而减小，直至背压等于进口压力流量减为零。可以预见，当背压再次增大时，流量将为负值，即流动方向为从出口流向入口。从图3可以看出，曲线1压力随轴向距离x增大而增大，直到管外保持恒定。此时背压与入口压力之差较小，最可能的原因是由于空气的粘性使气流减速，因而压力不断降低。曲线2为亚声速工况，在最小截面之前压力渐降，之后气体膨胀压力升高。曲线3为超声速工况，最小截面之后因流速等于声速，流速继续增大，压力继续降低。又因为其出口处压