喷管特性实验报告.doc

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（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<Pc），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)。
实验装置:
图1 探针测压简图
1. 管道； 5. 测量喷管各截面压力的压力表；
2. 喷管； 6. 测量喷管入口压力的压力表；
3. 探针； 7. 测量喷管排气管道中压力（背压）的压力表
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:
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.
打开罐前的调节阀，将真空