喷管特性实验报告

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KPVa 得： cdcMAdA12 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112KKK ，对于空气，=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： 11121212m i nm a xVPKKKKAm 式中： minA—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（aC ）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（cPP 2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（maxmm ）。 （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