喷管特性实验报告

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时间:2019-03-22

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1、实验题目:喷管特性实验实验目的: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;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;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;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;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。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M<1时,喷管应为渐缩型

2、(dA<0);当气流M>1时,喷管应为渐扩型(dA>0)。2.气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0,dc>0,dv>0,三者之间互相制约。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

3、件(dA<0)的限制。有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等于或小于最大流量()。(2)缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0,因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0,出口截面处的流速可超音速(c>a),其压力可低于临界压力(P2

4、中压力(背压)的压力表4.测压孔;图2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.实验台支架实验步骤:一、装上所需的喷管,用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置。二、打开罐前的调节阀,将真空泵的飞轮盘车旋1~2转,一切正常后,全开罐后调节阀,打开冷却水阀门。然后启动真空泵。三、测量轴向压力分布(1)用罐前调节阀调节背压至一定值(见真空表读数),并记下该数值。(2)转动手轮,使测压探针向出口方向移动。每移动一定距离(一般约2

5、~3mm)便停顿一下,记下该测点的坐标位置及相应的压力值,一直测至喷管出口之处。于是便得到一条在这一背压下喷管的压力分布曲线。(3)若要做若干条压力分布曲线,只要改变其背压值并重复步骤(1)~(2)即可。一、流量曲线测试(1)把测压探针的引压孔移至出口截面之外,打开罐后调节阀,并关闭罐前调节阀,启动真空泵。(2)用罐前调节阀调背压,每变化20~30mmHg便停顿一下,同时将背压值和U型管压差计的读数记下来。当背压升到某一值时,U型管压差计的液柱便不再变化(即流量已达到了最大值)。此后尽管不断地降低背压,但U型管压差计的液柱仍保持不变,这时,再测2~3点。至此,流量测

6、量即可结束。二、打开罐前调节阀,关闭罐后的调节阀,让真空罐充气;2—3分钟后停闭真空泵,立即打开罐后调节阀,让真空泵充气(防止回油);最后关闭冷却水阀门。实验处理:数据记录一、渐缩喷管大气压0.1MPa压力分布测压位置mm背压MPa孔板流量计压降DHmm3691215182124h左h右0.02376.9615.90.00150.00150.00200.00250.00400.00550.00700.00950.05306.5688.00.00250.00300.00400.00500.00700.00950.01350.01700.08305.0690.00.00

7、300.00350.00450.00500.00750.01000.01300.0165测压位置mm背压MPa孔板流量计压降DHmm2730354045505560h左h右0.02376.9615.90.01100.01400.02000.01750.01750.01750.01750.01750.05306.5688.00.02000.02750.04300.04300.04300.04300.04300.04300.08305.0690.00.02050.03650.06150.06250.06300.06300.06300.0630流量曲线背压MPa孔板流

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