喷管特性实验
喷管中气体流动特性实验
喷管中气体流动特性实验1. 实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能与喷管中气体流动过程有着密切系。
本实验以大气为气源，以喷管后的真空泵为动力，用真空罐稳定反压，通过调节阀随意调节反压，使气流以不同的速度流经喷管。
可达到以下目的： ⑴ 观察气流流经喷管时沿各截面压力的变化；⑵ 在各种不同工况下观察压力的变化和流量的变化，着重观察临界压力和最大流量现象。
2. 实验原理⑴ 渐缩喷管气体流经渐缩喷管时气流速度不断增大，压力、温度却不断减少，（见图2.1）出口 压力与进口压力之比β = p 2/p 1，β称为压力比， βc 称为临界压力比，11c 12-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==βk k cr k p p气体在渐缩喷管中由p 1膨胀到p 2 = p cr ，这是最充分的完全膨胀。
此时气流达到当地音速a 。
当背压p b 大于临界压力p cr 时，p 2 = p b ，出口流速小于a ；当背压p b 等于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ；当背压p b 小于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ，但气流一旦离开出口截面就会突然膨胀，在喷管外降到背压p b (见图2.2) 。
⑵ 缩放喷管气体流经缩扩形喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A 2和喷管中最小截面积A min 的比值。
喷管在设计条件下工作时，气流完全膨胀，出口截面的压力p 2 = p b ，在最小截面A min 上，气流达到临界速度，压力为临界压力。
在进入喷管渐扩段后，气流继续膨胀，转入超音速流动，压力不断减小。
见图2—3中的曲线1。
气流在缩扩形喷管中流动时，如果背压p b 高于出口截面压力p 2，此时 气流膨胀过度，难以流出喷管渐扩段，在背图2.1压p b 作用下，气流在喷管出口处将产生激波。
气流通过激波，使压力升高并等于背压p b ，流出喷管。
见图2—3曲线2、3。
缩扩形喷管中气流产生激波的位置随着p b 的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动；当背压继续提高时，缩扩形喷管最小截面上的压力也将不在保持临界压力，随背压p b 升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
实验三：喷管流动特性的测定
试验三 喷管流动特性的测定一、实验目的和任务1．目的：巩固和验证有关喷管基本理论，熟悉喷管的机理，掌握气流在喷管中流速、流量、压力变化的规律及有关测试方法。
2．任务：对缩放喷管进行下列测定：（1）测定不同工况（初压p 1不变，改变背压p b ）时期流在喷管中的流量q m ；绘制q m -p b 曲线；比较最大流量q m ,max 的计算值和实验值；确定临界压力p cr 。
（2）测定不同工况时气流沿喷管各截面（轴线位置X ）的压力p 的变化；绘制出一组p -X 曲线；分别比较临界压力p cr 的计算值与实验值；观察和记录p cr 出现在喷管中的位置。
（3）通过电测装置，在X-Y 记录仪上绘制出q m -p b 曲线和p -X 曲线。
二、实验原理1．在稳定流动中，任何界面上质量流量都相等，且不随时间变化，流量大小可由下式确定：])()[(12112212112222kk kf m p p p p v p k k A v c A q +--==（1）式中：k —比热比（绝热指数，k =c p /c v ）A 2—出口截面积（m 2） v —气体比容（m 3/kg ） p —压力（Pa ）角注号：1指喷管入口，2指喷管出口。
若降低背压，使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：11111112max ,10404.0685.01212T p A v p A v p k k k A q cr cr k cr m ==⎪⎭⎫ ⎝⎛++=- （2） 临界压力p cr 的大小为：111528.0)1p p k p k kcr =+=-2（ （3）喷管中的流量q m 一旦到达最大值，再降低背压p b ，流量q m 保持不变，流量q m 随背压p b 的变化关系如图1所示，缩放喷管与渐缩喷管的不同点是，流量达到最大值时的最高背压p b 不再是p cr ，而应是某一压力p f 。
2．沿喷管轴线X 各截面的压力p ，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图2所示的图形。
喷管实验报告
喷管实验报告喷管实验报告引言：喷管是一种常见的流体力学实验装置，通过将流体通过喷嘴加速喷出，可以观察到流体的流动特性和力学行为。
本实验旨在通过对喷管的实验研究，探究流体在喷射过程中的各种现象和规律。
一、实验目的本实验的主要目的是研究喷管中流体的流速、流量和压力等参数之间的关系，并通过实验数据计算出相应的数值。
二、实验原理喷管实验基于质量守恒定律和伯努利定律。
根据质量守恒定律，流体在喷管中的流入量必须等于流出量。
而根据伯努利定律，当流体在喷管中流动时，其动能、压力能和重力势能之间存在一定的关系。
三、实验装置和步骤实验装置主要包括喷管、流量计、压力计等。
实验步骤如下：1. 将喷管安装在实验台上，并连接好流量计和压力计。
2. 打开流量计和压力计，调整其刻度使其读数清晰可见。
3. 打开流体供应阀门，调节流量，观察流量计的读数。
4. 同时记录下喷管入口和出口的压力差。
5. 重复以上步骤，记录不同流量和压力差下的实验数据。
四、实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出不同流量和压力差下的流速和流量数值，并绘制出相应的曲线图。
通过分析曲线图，我们可以得出以下结论：1. 流速与流量成正比，即流量越大，流速也越大。
2. 压力差越大，流速也越大。
这是因为根据伯努利定律，压力差越大，流体的动能也越大，从而流速增加。
3. 在一定范围内，流速和流量之间存在一定的线性关系。
但当流量达到一定值后，流速增加的速度会逐渐减缓。
五、实验误差和改进在实验过程中，由于实验装置本身的限制和实验操作的不精确性，可能会产生一定的误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 仔细校准实验装置，确保流量计和压力计的准确性。
2. 多次重复实验，取平均值，以减小个别数据的误差对结果的影响。
3. 注意实验操作的规范性，避免人为误差的产生。
六、实验应用喷管实验在工程领域有着广泛的应用。
通过对流体在喷管中的流动特性的研究，可以为各种流体力学问题的解决提供参考和依据。
喷管特性实验指导书
喷管特性实验一、实验目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。
2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。
3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。
二、实验原理：1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管中作一元稳定等熵流动中，压力降低，流速增加。
气流速度C ，密度ρ及压力P 的变化与截面A 的变化及马赫数Ma （速度与音速之比）的大小有关。
它们的变化规律如下表： Ma 渐缩管 0<dx dA Ma渐扩管 0>dx dA dxdc dx d ρ dx dp dx dc dx d ρ dx dp <1>0 <0 <1 <0 >0 >1 <0 >0 >1 >0 <0（1）在亚音速（Ma<1）等熵流动中，气体在0<dx dA 的管道（渐缩管）里，速度C 增加，而密度ρ，压力P 降低，在0>dxdA 的管道（渐扩管）里，速度C 减小，而密度ρ，压力P 增大。
（2）在超音速（Ma>1）等熵流动中，气体在渐缩管中，速度C 减小，而压力P ，密度ρ增大，在渐扩管中，速度C 增加，压力P ，密度ρ降低。
（3）在Ma=1，即达到临界流动状态，此时，压力为临界压力，气流速度为音速。
2、喷管中流量的计算（1）理论流量根据气体一元稳定等熵流动中，任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化。
流量大小由连续方程、动量方程、能量方程及绝热气体方程，等熵过程方程，得到气体在喷管中流量的计算式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅-==+00011221211002222)()(12γγγγγP P P P V P A V C A q m （kg/s ） 式中：0γ—绝热指数 C 2—出口速度m/s A 2—出口截面积m 2V 2—出口比体积（m 3/kg ） P 2—出口压力（MPa ）P 1—进口压力（MPa ） V 1—进口比体积（m 3/kg ）若：P 1=P 2时 0=m q P 2=0时 0=m q ，即在0＜P 2≤P c 渐缩喷管的出口压力P 2或缩放喷管的喉部压力P th 降至临界压力时，喷管中的流量达最大值，计算式如下：1112000minmax ,)12(12V P A q k m ⋅++=-γγγ 临界压力P c 为：11000)12(P P c ⋅+=+γγγ将0γ=1.4代入P c =0.528P 1 （2）、实测流量由于气流与管内壁间的摩擦产生的边界层，减少了流动截面，因为实际流量是小于理论流量，本实验台采用孔板流量计来测量喷管的流量。
喷管实验报告
喷管实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量喷管内流体的速度和压力，分析喷管的性能参数，为优化喷管设计提供依据。
二、实验原理喷管是一种用于加速和扩大流体流动的装置，常用于航空航天、汽车、船舶等领域。
喷管的工作原理是通过改变流道截面积，使得流体在喷出时获得较高的速度和压力。
根据伯努利方程，理想流体在等熵流动过程中，流速与压力之间存在一定的关系。
本实验通过测量喷管进出口的压力和流速，验证伯努利方程在喷管中的应用。
三、实验步骤1. 准备实验器材：喷管、压力传感器、流速计、数据采集器、稳压源、计时器等。
2. 将压力传感器和流速计分别安装在喷管的进出口位置，并连接数据采集器。
3. 开启稳压源，调整压力至预定值，记录压力值。
4. 开启计时器，记录喷管进出口流速随时间的变化，并通过数据采集器将数据传输至计算机。
5. 重复步骤3和4，对不同压力下的喷管性能进行测量。
6. 利用采集到的数据，分析喷管性能参数，如流量系数、临界压力比等。
四、实验结果及分析1. 数据记录：下表为不同压力下，喷管进出口流速的测量结果：根据伯努利方程，可计算出喷管的流量系数和临界压力比等性能参数。
通过对比不同压力下的测量结果，分析喷管性能的变化趋势。
2. 结果分析：根据实验数据，可以得出以下结论：（1）随着压力的增加，喷管进出口流速均相应增加；（2）喷管的流量系数随压力的增加而减小，说明在较高压力下，喷管的性能会降低；（3）临界压力比是衡量喷管性能的重要参数，实验结果表明，随着压力的增加，临界压力比逐渐减小，说明喷管在高压条件下容易达到性能极限；（4）通过对实验数据的分析，可以进一步优化喷管设计，提高其性能指标。
例如，适当增加喷管扩张段的长度或改变扩张段形状，以改善喷管的临界压力比。
五、结论本实验通过对喷管进出口流速和压力的测量，验证了伯努利方程在喷管中的应用。
实验结果表明，随着压力的增加，喷管进出口流速均相应增加，但流量系数和临界压力比均呈下降趋势。
喷管特性实验报告
喷管特性实验报告
一、实验目的
本次实验旨在了解喷管特性，并分析其在喷管喷出物料过程中所产生的压力及流量之
间的关系。
二、原理说明
喷管是一种管道设备，用于将物料进行喷射，其特性受到管内压力及出口尺寸的影响。
当压力产生时，物料会以强度和方向均匀的流动出口。
射流喷口的建立是由喷嘴内部的尺
寸设计、射流强度、压力降和射流的外形等组成的。
三、实验装置和材料
1、实验装置：喷管、压力计、流量计、水池。
2、材料：水。
四、实验程序
1、调整实验装置，确定喷管出口。
2、将水放入水池。
3、将喷管放入水池，通过调节压力计，注入压力。
4、用流量计测量喷管输出的流量。
五、实验结果
表1 喷管压力及流量之间的关系
压力/MPa 流量/L/min
0.2 0.2
1.0 1.5
2.5
3.8
本次实验表明，喷管压力和流量之间存在着密切的联系，随着压力的增加，流量也随
之增加。
同时，喷管的压力也是一个重要参数，它是控制物料流度和物料喷射方向的关键
因素。
实验指导书 喷管特性测试实验
喷管特性测试实验一、实验目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。
2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。
3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。
二、实验装置实验装置总图如图1所示。
主要由真空泵和喷管实验台主体组成。
各部件作用及测量过程如下：图1 实验台总图图2 渐缩喷管图3 缩放喷管1.进气管2. 空气吸气口3. 孔板流量计4. U形管压差计5. 喷管6.支架7. 测压探压针 8.可移动真空表 9. 电机螺杆机构 10. 背压真空表11′.罐前调节阀11.罐后调节阀 12. 真空罐 13. 软管接头三、实验步骤1、用座标校准器调准“位移座标”的基准位置。
然后小心地装上要求实验的喷管。
（注意：不要碰坏测压探针）打开调压阀11。
2、检查真空泵的油位，打开冷却水阀门，用手轮转动飞轮1-2圈，检查一切正常后，启动真空泵。
3、全开罐后调节阀11，用罐前调节阀11′调节背压P b至一定值。
摇动手轮9使测压孔位置x自喷管进口缓慢向出移动。
每隔5mm—停，记下真空表8上的读数（真空度）。
这样将测得对应于某一背压下的一条P x/P1—X曲线。
4、再用罐前调节阀11′逐次调节背压P b，为设定的背压值。
在各个背压值下，重复上述摇动手轮9的操作过程，而得到一组在不同背压下的压力曲线P x/P1—X。
q m×103[xg/s]5、摇动手轮9，使测压孔的位置x位于喷管出口外30-40mm处。
此时真空表8上的读数为背压P b。
6、全开罐后调节阀11，用罐前调节阀11’调节背压P b，使它由全关状态逐渐慢开启。
随背压P b 降低（真空度升高），流量q m逐渐增大，当背压降至某一定值（渐缩喷管为P c，缩放喷管为P f）时，流量达到最大值q m,max，以后将不随P b的降低而改变。
7、用罐前调节阀11’重复上述过程，调节背压P b，每变化50mmHg一停，记下真空表10上的背压读数和U形管压力计4上的压差△P（mmH2O）读数（低真空时，流量变化大，可取20mmHg；高q在座标纸上绘出流量真空时，流量变化小，可取10mmHg间隔）将读数换算成压力比P b/P1和流量m曲线8、在实验结束阶段真空泵停机前，打开罐调节阀11’，关闭罐后调节阀11，使罐内充报导。
喷管测定实验报告分析
喷管测定实验报告分析引言喷管是一种常用的流体力学装置，广泛应用于航空、汽车、喷雾器等领域。
喷管的工作原理基于喷嘴从高压区流向低压区时产生的喷流效应。
通过测定喷管的性能参数，可以评估其喷射能力和流体动力学特性。
本次实验旨在通过喷管实际测定和数据分析，探究其工作原理和性能参数的衡量方法。
实验目的本次实验的主要目的是：1. 测定给定喷管的喷射速度和喷射角度；2. 分析不同压力下喷管的性能参数，如射程、喷射直径等；3. 探究压力与性能参数之间的关系，并验证理论预测。
实验方法1. 实验仪器：- 喷管装置- 压力计- 测距装置- 喷射角测量仪2. 实验步骤：1. 将喷管装置连接到压力计和测距装置上；2. 打开压力控制装置，设定不同的喷射压力；3. 测量并记录喷射速度和喷射角度；4. 固定喷射压力，在不同距离处测量喷射直径；5. 根据实验数据计算并分析喷管的性能参数。
实验结果与讨论喷射速度和喷射角度测定结果在不同的喷射压力下，我们测得如下喷射速度和喷射角度数据：压力(MPa) 喷射速度(m/s) 喷射角度()0.2 12.4 25.70.4 15.6 21.50.6 18.3 18.90.8 21.1 16.21.0 23.8 14.7从数据中可以观察到压力与喷射速度呈正相关关系，压力越大，喷射速度越高。
同时，喷射角度随着压力的增加而减小，这意味着流体喷射的方向更加集中和准确。
喷射直径测定结果固定喷射压力为0.6 MPa，我们在不同距离处测量了喷射直径，并绘制了喷射直径与距离的关系图：从图中可以看出，随着距离的增加，喷射直径逐渐增大，但增大的速率逐渐下降。
这反映了喷管对流体的加速和喷射效果的衰减。
压力与性能参数的关系在实验中，我们固定了喷管的几何结构和流体性质，只改变了喷射压力。
通过分析实验数据，我们可以发现以下关系：1. 压力与喷射速度呈正相关关系；2. 压力与喷射角度呈负相关关系；3. 压力与喷射直径的关系复杂，它随距离的增加而逐渐增大，在不同距离下的增大速率不同。
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实验３ 喷管特性实验
一、 实验目的
（1）巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律。
（2）测定不同工况下，气流在喷管内流量m
的变化，绘制流量曲线。
（3）测定不同工况时，气流沿喷管各截面（轴相位置X ）的压力变化情况，绘制1
p p X
x
-
关系曲线。
二、实验装置
三、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KPV a =得：
c dc M A dA ⎪
⎭⎫ ⎝
⎛-=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-⎪
⎭⎫ ⎝⎛+=K K
K ν
，对于空气，ν=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：
图1 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
1112
1212m i n m a x V P
K K K K A m ⋅-⎪⎭
⎫ ⎝⎛++= 式中：
min A —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。
有公式可知：气体流速只能等于或低于音速（a C ≤）；出口截面的压
力只能高于或等于临界压力（c P P ≥2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（max m m =）。
（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（max m
）。
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 ）。
四、实验内容及步骤：
1、调整好移动探针的基准位置；小心地装上要求实验的喷管（注意：不要碰坏测压探针）。
2、用随机附带的软连接钢丝管将真空泵与稳压罐连接卡紧。
接通自来水并控制进水量使水箱溢流口有小溢流；将真空泵接入三相电源。
3、如果使用的是配有微机接口的实验台，就要将传感器与控制箱连接，控制箱与微机机箱串口相连，然后在微机上运行软件，出现软件界面后，按软件说明书要求操作，开始实验，软件将根据实验工况自行绘制压力曲线和流量曲线，并进行保存
4、检查一切正常后，启动真空泵。
全开调节阀5，用调节阀11调节背压b P 至某一定值。
摇动手轮使测压孔位置X 自喷管进口缓慢向出口移动，每隔5mm 一停，一直到喷管出口以外30mm 左右（观察指针指示位置）。
记下真空表9上的读数（真空度）。
这样将测得对应于这一背压下的一条1/x p p X -曲线。
5、再用调节阀11逐次调节背压b P 为不同的背压值。
在各个背压值下，重复上述摇动手轮的操作过程，而得到一组在不同背压下的压力曲线1/x p p X -（参见附图压力曲线）。
6、摇动手轮，使测压孔的位置X 位于喷管出口外30~40mm 处。
此时真空表9上的读数为背压b P 。
7、全开罐后调节阀5，用罐前调节阀11调节背压b P ，使它由全关状态逐渐缓慢开启。
随背压b P 的降低（真
空度升高），流量m 逐渐增大，当背压降至某一定值时，流量达到最大值 .
max m ，以后将不随b P 的 降低而改变。
8、用罐前调节阀11重复上述过程，调节背压b P ，每变化0.03MPa 一停，记下真空表8上的背压读数和U 形管压力计上的压差2()P mmH O ∆读数，在座标纸上绘出流量曲线，进行分析。
9、在实验结束阶段真空泵停机前，打开罐前调节阀11和罐底排气阀，关闭罐后调节阀5，使罐内充气。
当关闭真空泵后，关闭冷却水阀门，放净水箱和真空泵中存水。
五、数据记录与处理
（一）渐缩喷管P1=0.1MPa 绝对压力=0.1MPa—真空度
压力分布
测压位置X/ mm
X处的压力
背压 Px/MPa
P b/MPa
3 6 9 12 15 18 21 2
4 27 30 40 4
5 50 55 60
0.0200 （真空度）真空度绝对压力
0.0800 （真空度）真空度绝对压力
流量曲线
背压P b/MPa
（真空度）
孔板流量计压降
0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0.0400 0.0450 0.0500 0.0550 H右/ mmH2O
H左/ mmH2O
△H/ mmH2O
（二）缩放喷管P1=0.1MPa 绝对压力=0.1MPa—真空度
压力分布
测压位置X/ mm
X处的压力
背压 Px/MPa
P b/MPa
3 6 9 12 15 18 21 2
4 27 30 40 4
5 50 55 60
0.0200 （真空度）真空度绝对压力
0.0800 （真空度）真空度绝对压力
流量曲线
背压P b/MPa
（真空度）
0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0.0400 0.0450 0.0500 0.0550
孔板流量计压降
H右/ mmH2O
H左/ mmH2O
△H/ mmH2O
1.绘制不同工况下喷管内的压力（绝对压力）分布曲线Px/P1～X；
渐缩喷管
缩放喷管：
2.绘制流量曲线△H～X
渐缩喷管：
缩放喷管：
六、实验注意：
（1）实验时候冷却水的温度不能太高，不然真空泵的效果不好。
（2）停机前，先关真空罐出口调节阀，让真空罐充气，关真空泵后，立即打开此阀，让真空泵充气。
防止真空泵回油，也有利于真空泵下次启动。