噴管特性實驗報告

實驗題目：噴管特性實驗實驗?zāi)康模候炞C并進一步加深對噴管中氣流基本規(guī)律的理解，建立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴管臨界參數(shù)的概念；比較熟練地掌握用熱工儀表測量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量的方法；明確漸縮噴管出口處的壓力不可能低于臨界壓力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量；明確縮放噴管中的壓力可以低于臨界壓力，流速可高于當(dāng)?shù)匾羲?，而流量不可能大于最大流量；對噴管中氣流的實際復(fù)雜過程有所了解，能定性解釋激波產(chǎn)生的原因。實驗原理：1．噴管中氣流的基本原理由連續(xù)方程、能量方程和狀態(tài)方程結(jié)合聲速公式a八KPV得：dA=fM2-1]dcAJ丿c馬赫數(shù)M=c/a顯然，要使噴管中氣流加速，當(dāng)M<1時，噴管應(yīng)為漸縮型（dA<0）；當(dāng)氣流M>1時，噴管應(yīng)為漸擴型（dA>0）。2．氣體流動的臨界概念噴管中氣流的特征是dp<0,dc>0，dv>0,三者之間互相制約。當(dāng)某一截面的速度達到當(dāng)?shù)匾羲贂r，氣流處于從亞音速變?yōu)槌羲俚霓D(zhuǎn)折點，通常稱為臨界狀態(tài)。v臨界壓力比Kv臨界壓力比K(r\K-1JK+1丿，對于空氣,?=0.528當(dāng)漸縮噴管出口處氣流速度達到音速或縮放噴管喉部達到音速時，通過噴管的氣體流量便達到了最大值，或成臨界流量。可由下式確定：I12..2K（2）K-1Pm=A?】-—maxmm\K+1JK+1丿V,亠亠'1式中：Amin最小截面積（對于漸縮噴管即為出口處的流通截面積；對于縮放噴管即為喉部的面積。本實驗臺的兩種噴管最小截面積均為11.44Amin3．氣體在噴管中的流動（1）漸縮噴管漸縮噴管因受幾何條件（dA<0）的限制。有式（4）可知：氣體流速只能等于或低于音速（C<a）；出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力（P2-Pc）；通過噴管的流量只能等于或小于最大流量（m=mmax）。2）縮放噴管縮放噴管的喉部dA=0，因而氣流可達到音速（c=a）；擴大段dA>0，出口截面處的流速可超音速（c>a），其壓力可低于臨界壓力（P2<Pc），但因喉部幾何尺寸的限制，其流量的最大值仍為最大流量（mmax）。氣流在擴大段能做完全膨脹，這時出口截面處的壓力稱為設(shè)計壓力（Pd）o

圖2噴管實驗裝置系統(tǒng)1.實驗段（噴管）；2.孔板；3.探針移動機構(gòu)；4.孔板壓差計5.調(diào)節(jié)閥；6.真空泵；7.風(fēng)道入口；8.背壓真空表；9.探針連通的真空實驗裝置:表；圖1探針測壓簡圖5.測量噴管各截面壓力的壓力表；實驗裝置:表；圖1探針測壓簡圖5.測量噴管各截面壓力的壓力表；6.測量噴管入口壓力的壓力表；7.測量噴管排氣管道中壓力（背壓）的壓力表2.噴管；3.探針；4.測壓孔實驗步驟：一、裝上所需的噴管，用“坐標(biāo)校準(zhǔn)器”調(diào)好“位移坐標(biāo)板”的基準(zhǔn)位置。二、打開罐前的調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車旋1~2轉(zhuǎn)，一切正常后，全開罐后調(diào)節(jié)閥，打開冷卻水閥門。然后啟動真空泵。三、測量軸向壓力分布（1）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見真空表讀數(shù)），并記下該數(shù)值。（2）轉(zhuǎn)動手輪，使測壓探針向出口方向移動。每移動一定距離（一般約2?3mm）便停頓一下，記下該測點的坐標(biāo)位置及相應(yīng)的壓力值，一直測至噴管出口之處。于是便得到一條在這一背壓下噴管的壓力分布曲線。（3）若要做若干條壓力分布曲線，只要改變其背壓值并重復(fù)步驟（1）?（2）即可。四、流量曲線測試（1）把測壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開罐后調(diào)節(jié)閥，并關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動真空泵。（2）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)背壓，每變化20?3OmmHg便停頓一下，同時將背壓值和U型管壓差計的讀數(shù)記下來。當(dāng)背壓升到某一值時，U型管壓差計的液柱便不再變化（即流量已達到了最大值）。此后盡管不斷地降低背壓，但U型管壓差計的液柱仍保持不變，這時，再測2~3點。至此，流量測量即可結(jié)束。五、打開罐前調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐后的調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；2—3分鐘后停閉真空泵，立即打開罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（防止回油）；最后關(guān)閉冷卻水閥門。實驗處理：數(shù)據(jù)記錄（。）一、漸縮噴管大氣壓0.1MPa壓力分布、^測壓位置\mm背壓MPa孔板流量計壓降?Hmm3691215182124h左h右0.02376.9615.90.00150.00150.00200.00250.00400.00550.00700.00950.05306.5688.00.00250.00300.00400.00500.00700.00950.01350.01700.08305.0690.00.00300.00350.00450.00500.00750.01000.01300.0165\測壓位置\mm背壓MPa孔板流量計壓降?Hmm2730354045505560h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流量曲線背壓^^MPa孔板流量計壓降、\0.010.020.030.040.050.060.070.080.09H左mmH2O432037703390315030603050305030503050H右mmH2O559061506530678068806890689068906890二、縮放噴管壓力分布\測壓位置背壓孔板流量計壓降3691215182124?HcmmmHgh左h右15067.7535.2524022020519218217516916245069.7033.3047650552154054451550549265069.6033.40510542555571592600610625、^測壓位置^mm背壓孔板流量計壓降Hcm2730354045505560mmHgh左h右15067.7535.2515214414414414414414414445069.7033.3048045745545545545545545565069.6033.40638656645660648655655655流量曲線背壓^-^，mmHg孔板流量計壓降7^306090120150180210240270300H左mmH2O55.5060.0063.6066.6068.7069.6069.6069.6069.6069.60H右mmH2O47.5043.0039.4036.4034.2033.3033.3033.3033.3033.301?繪制不同工況下噴管內(nèi)的壓力分布曲線P/P1?X,并作討論；漸縮噴管縮放噴管：2?繪制流量曲線，并分析特征漸縮噴管：縮放噴管：實驗注意：測量前將負(fù)壓和壓差電位器進行調(diào)整，使負(fù)壓和壓差直流輸出信號為零測量噴管壓力變化情況時，應(yīng)使a和b間電壓保持在8.7伏，使c和d間電壓保持在1.3伏。搖動手輪使探針測壓孔對準(zhǔn)噴