变截面喷管试验.PPT

变截面喷管实验 实验目的与任务 实验目的： 巩固所学有关喷管的基本理论，通过对气体在喷管中流动性能的测定及各状态的观察，从而加深对喷管原理的理解。 熟悉不同形式喷管的机理，掌握气流在喷管中的流速、流量、压力变化的规律等相关测试方法。 实验任务： 测定不同工況（初压不变，改变背压）时气流在喷管中的流量，绘制曲线，比较最大流量的计算值和实测值，确定临界压力。 测定不同工况下气流沿喷管各截面（喷管轴线位置X）的压力的变化，绘制出一组曲线，分析比较临界压力的计算值和实验值，观察和记录临界压力出现在喷管中的位置。 实验原理 1．在稳定流动过程中，喷管任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化，流量大小可由下式决定： 若降低背压，使渐缩喷管的出口压力或缩放喷管的喉部压力p降至临界压力时，喷管中的流量达最大值： 喷管中的流量一旦到达最大值，再降低背压，流量保持不变，流量随背压的变化关系如图 沿喷管轴线X各截面的压力，在喷管形状和工质的初态及背压一定时，可根据连续性方程和状态方程计算而得，也可用实验方法测得如下图形。 右图所示的一组 曲线表示在不同 的背压下，缩放 喷管内各截面上 压力的变化情况， 当背压小于临界 压力气流在管内 膨胀不足，只能 在管外继续膨胀； 两者相等，气流 在管内得到完全 膨胀，出口压力 与背压一致， 三、实验装置 本系统由实验台本体、真空泵等组成。 喷管试件 四、实验步骤 1. 装好喷管。 2. 对真空泵作开车前检查(检查传动系统、油路、水路)。检查无问题后打开背压调节阀，用手转动真空泵飞轮几周，去掉气缸中过量的油，开启电动机，当达到正常转速后可开始实验。 3. 将测压探针上的测压孔移至喷管出口之外一段距离之后保持不动，改变调节阀开度，调节背压逐渐降低，记录在不同背压下的孔板压差Δp值，以备计算流量及绘制m-pb曲线。 4．调节不同的背压，摇动手轮，使X自喷管进口逐步移至出口外一段距离，记录不同X值的p值，以测定不同工况下的p-X曲线。 五、实验数据整理 因进气管中气流速度很低，在最大流量时，其数量级是1m/s，所以可以近似认为初压和初温即是气流的总压和总温，初温等于大气温度。 六、实验报告 1. 简述实验原理与过程。 2. 各种数据的原理记录。 3. 实验结果整理后的数据，包括最大流量、临界压力，以及m-pb 曲线、p-X曲线，分析实验值与计算值异同及其产生原因。 4. 通过实验的收获体会及对实验改进意见。 七、思考题 1. 何谓喷管的临界状态? 临界压力如何确定? 2. 渐缩和缩放喷管出口截面压力p2与背压pb之间有何关系? 3. 渐缩喷管的p2能降到临界压力pcr以下吗? 缩放喷管的p2能降到pcr以下吗? 4. 渐缩和缩放喷管的临界压力pcr各出现的位置在何处? 各截面的流量相同吗? * *