2022年喷管特性实验报告.doc

试验题目: 喷管特征试验
试验目: 验证并深入加深对喷管中气流基础规律了解, 建立临界压力、 临界流速和最大流量等喷管临界参数概念; 比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、 压差及流量方法; 明确渐缩喷管出口处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; 明确缩放喷管中压力能够低于临界压力, 流速可高于当地音速, 而流量不可能大于最大流量; 对喷管中气流实际复杂过程有所了解, 能定性解释激波产生原因。
试验原理:
1．喷管中气流基础原理
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．气体流动临界概念
喷管中气流特征是dp<0, dc>0, dv>0, 三者之间相互制约。当某一截面速度达成当地音速时, 气流处于从亚音速变为超音速转折点, 通常称为临界状态。
临界压力比 , 对于空气, n=
当渐缩喷管出口处气流速度达成音速或缩放喷管喉部达成音速时, 经过喷管气体流量便达成了最大值, 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流通截面积; 对于缩放喷管即为喉部面积。）。
3．气体在喷管中流动
（1）渐缩喷管
渐缩喷管因受几何条件（dA<0）限制。有式（4）可知: 气体流速只能等于或低于音速（）; 出口截面压力只能高于或等于临界压力（）; 经过喷管流量只能等于或小于最大流量（）。
（2）缩放喷管
缩放喷管喉部dA=0, 所以气流可达成音速（c=a）; 扩大段dA>0, 出口截面处流速可超音速（c>a）, 其压力可低于临界压力（P2<Pc）, 但因喉部几何尺寸限制, 其流量最大值仍为最大流量（
）。气流在扩大段能做完全膨胀, 这时出口截面处压力称为设计压力（Pd）。
试验装置:
图1 探针测压简图
1. 管道; 5. 测量喷管各截面压力压力表;
2. 喷管; 6. 测量喷管入口压力压力表;
3. 探针; 7. 测量喷管排气管道中压力（背压）压力表
测压孔;
图2 喷管试验装置系统
1. 试验段（喷管）; 2. 孔板; 3. 探针移动机构;
4. 孔板压差计 5. 调整阀; 6. 真空泵;
7. 风道入口; 8. 背压真空表; 9. 探针连通真空表;
10. 稳压罐 11. 调整阀 12. 试验台支架
试验步骤:
装上所需喷管, 用“坐标校准器”调