喷管实验报告-1(数据处理步骤)
喷管中气体流动基本特性实验报告
喷管中气体流动基本特性实验报告一、实验目的1. 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2. 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，比较熟练地用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量。
3. 测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线，做出定性的解释。
二、实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
气体在喷管的流动过程中，气体的状态参数P 、V ，流速C 和喷管截面积f 之间的基本关系可用下面三个方程表示：cdc f df v dvf df c dc vdp cdc M )1(02-==-+-= （4-1）式中：M 为马赫数，是表示气体流动特性的一个重要特性值。
M<1时，表明气体流速小于当地音速，M>1时，气体流速大于当地音速，气体作超音速流动。
方程指出：气体流经喷管时，压力降低，流速增大，喷管的截面积亦随之变化，而喷管的截面变化情况则取决于Ｍ值．1) 当气流流速小于音速（即Ｍ<1）时，欲使流速增大，喷管截面应该是收缩的； 2) 当气流流速大于音速（即Ｍ>1）时，喷管截面应该是扩放的；3）当流速等于音速时，喷管截面最小，此处正是气流流速由亚音速过渡到超音速，喷管由收缩形过渡到扩放形的转折点。
这点的参数称为喷管的临界参数，用脚码C 表示，如临界压力P C 、临界流速C C 等等。
1．渐缩喷管气体流经喷管的膨胀程度可以用喷管的背压P 2与进口压力P 1之比β表示。
PP12=β称为压力比。
而气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，是使喷管出口的气流速度达到当地音速的压力，即临界压力P C 。
拉瓦尔喷管实验报告
一、实验目的1. 了解拉瓦尔喷管的气动特性及其工作原理。
2. 通过虚拟仿真实验，掌握拉瓦尔喷管内部气流参数沿流向的变化规律。
3. 分析超声速喷管内部的波涡干涉现象，揭示激波诱导边界层分离现象和声速线与正激波形成过程的内在机理。
4. 培养学生的创新意识和实践能力。
二、实验原理拉瓦尔喷管是一种先收缩后扩张的管道，广泛应用于火箭推进器、喷气发动机、汽轮机等设备中。
其工作原理如下：1. 在喷管入口，气体压力较高，流速较低。
2. 当气体通过收缩段时，压力降低，流速增加，直至达到音速。
3. 进入扩张段后，气体压力进一步降低，流速继续增加，直至达到超声速。
三、实验内容1. 设计一款出口马赫数为2.2的拉瓦尔喷管，验证数值仿真方法的合理性。
2. 研究超声速喷管内部气流参数沿流向的变化规律。
3. 分析波涡干涉现象、激波诱导边界层分离现象和声速线与正激波形成过程的内在机理。
四、实验步骤1. 利用虚拟仿真软件建立拉瓦尔喷管模型，设置出口马赫数为2.2。
2. 对模型进行网格划分，设置求解器参数。
3. 运行仿真，观察并记录不同背压条件下气体流动过程。
4. 分析仿真结果，对比经典一维气动理论。
5. 总结实验结论，撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 通过虚拟仿真实验，成功展示了不同背压条件下的气体流动过程，与经典一维气动理论一致。
2. 在收缩段，气体压力降低，流速增加，符合“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理。
3. 进入喉道后，气体流速达到音速，压力达到最大值。
4. 在扩张段，气体压力进一步降低，流速继续增加，直至达到超声速。
5. 通过分析仿真结果，揭示了激波诱导边界层分离现象和声速线与正激波形成过程的内在机理。
六、实验结论1. 拉瓦尔喷管能够有效提高气体流速，使其达到超声速。
2. 虚拟仿真实验能够直观展示拉瓦尔喷管内部气流参数沿流向的变化规律，有助于理解拉瓦尔喷管的气动特性。
3. 本实验验证了数值仿真方法的合理性，为后续研究提供了参考。
喷管实验报告
喷管实验报告一、实验目的1、巩固和验证气流在喷管中流动的基本理论。
2、了解气流在喷管流动中的压力、流量的变化规律及测试方法。
3、加深对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流动，气流速度c、密度ρ、压力p的变化与截面A的变化及马赫数Ma(速度c与音速a之比)的大小有关。
它们的变化规律如下表。
Ma Madc dx ddxρdpdxdcdxddxρdpdx＜1 ＞0 ＜0 ＜1＜0 ＞0＞1 ＜0 ＞0 ＞1＞0 ＜0Ma=1，即达到临界状态时，便要改用渐扩管，以使气流继续加速到超音速。
2、喷管中的流量m计算气流在喷管中流量m的表达式为：kg/s （1）式中：A 2-出口截面积m 2（本实验台为12.56×10-6）；c 2-出口速度m/s ；p 0-滞止压力Pa ；v 2-出口比容kg/m 3；v 0-滞止比容kg/m 3；p 2-出口压力Pa ；k-绝热指数。
2/(1)0max 222()11k p k m A k k v -=++（4） 3、喷管中的实际流量根据孔板流量计上所显示的压差Δp (在U 型管压差计上读出)。
求得流量m 与压差Δp 的关系表达式为：1.37310m p εβγ-=⋅∆⋅⋅ （5）式中：2()1 2.87310a pp ε-∆=-⋅流速膨胀系数；()0.538273a a p t β=+气态修正系数 ；γ—几何修正系数(标定值0.15)；Δp —U 形管压差计读数2(mm H 0)；p a —大气压pa ；t a —室温℃在实际测试中，由于喷管前装有孔板流量计，将有压力损失。
对本实验台，采用测压探针在0位置时的压力为p 1。
为了消除进口压力改变的影响，在绘制各种曲线时，采用压力比作座标：压力曲线用p/p 1-x ；流量曲线用 b 1m /p p — 三、数据记录与整理压力p x 变化读数（MPa ）（渐缩喷管）室温ta= 大气压力pa=0.1MPa 实验时间 x p v MPa 051015202530350.01测流量的压差计读数（渐缩喷管）室温ta= 大气压力p a=0.1MPa 实验时间mMPa2)mmH omp b=p a-p v压力曲线p/p1-x图（画3条）流量曲线 b 1m /p p —图六、讨论1、分析实验结果2、实验的收获，体会及存在问题3、对实验的改进意见。
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。
喷管特性实验之实验报告
喷管特性实验之实验报告一、实验题目：喷管特性实验 二、实验目的1． 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2．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3．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4．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5．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三、实验原理1．喷管理想流量的确定临界压力Pc 。
临界压力与喷管入口压力P1之比称之为临界压力比：1/P c P =ν。
经推导得到： 112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K KK ν （5）对于空气，ν=0.52811121212min max V PK K K K A m ⋅-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=& （6）式中： A min —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截面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44mm 2）。
由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。
本实验装置的压力损失为U 型管压差计读数（∆P ）的97%。
因此，喷管入口压力为：10.97a p p p =-∆2．喷管实际流量的确定喷管中的空气流量是通过喷管前的孔板流量计来确定的，计算公式为：νβε⋅⋅⋅∆-⨯=P m410373.1& （Kg/s ） （10）式中：ε—流束膨胀系数；aP P∆-⨯-=210873.21εβ—气态修正系数；β= ν—几何修正系数（约等于1.0） T a —室温（℃） ∆P —U 型管压差计读数（mmH2O ） Pa —大气压力（mbar ）四、实验数据处理一、渐缩喷管 大气压_ 760__ mmHg 表1.压力分布表2.流量曲线二、缩放喷管表3.压力分布表4.流量曲线表5. 根据条件计算的喷管最大流量由计算结果可知，实际最大流量总是比相应的理想最大流量要小，这是空气有粘性的表现。
喷管实验指导书(西安交通大学)
qm qm ,max 。气流在喷管中膨胀不足，流出喷管后将自由膨胀，从 p2 pcr 降至 pb 。这部分
压降无相应的渐扩通道引导，不能增加流速，而是在自由膨胀中不可逆地损耗了。管外的自 由膨胀已不遵守定熵流动规律，以图 3-1 中波形曲线 5 示意。 本实验所用工质为空气， 利用真空泵制造一低于大气压力的喷管背压， 使空气流经实验 管道及渐缩喷管。改变背压 pb ，测定喷管出口截面压力 p2 和流量，通过 5 个工况的实验测 试和分析讨论，达到巩固、理解教材及上述原理的目的。
3.2 缩放喷管流动的自动化测量实验
3.2.1 实验目的
1) 2) 3) 熟悉缩放喷管的实验原理和自动化测量原理； 学习喷管实验的数据采集、处理的基本过程； 根据自动采集、显示的实验结果，分析讨论缩放喷管的设计工，气体流经缩放喷管能够完全膨胀，喷管各截面压力变化如图 3-5 中的曲线 1 所示。此时，最小截面的压力为临界压力 pcr、气流速度达到临界流速 ccr、流量为设计流 量。在渐扩段转入超音速流动。喷管出口截面压力 p2 pb 背压 pc （设计出口压力） 。
pb pcr cr pb pcr cr pb pcr cr
3
4
5
pb pcr cr
0.30
3.1.7 思考题
1）在估定渐缩喷管临界压力时，除通过调节背压保持流量不变方法外，是否还有其它方法 可用于确定临界压力？ 2）采用什么方法使测压探针的静压孔处在渐缩喷管出口截面位置？
p cr
图 3-1 渐缩喷管中的压力分布图 1—p2 = pcr 的情况；2、3、4—p2>pcr 的情况；5—p2<pcr 的情况 当背压 pb pcr 时， 气体流经渐缩喷管的出口截面压力 p2 pb pcr ， 流速 c f 2 ccr ， 流 量达到最大即 qm qm ,max ，气流在渐缩喷管内充分膨胀，压力变化如图 3-1 中曲线 1 所示。 当背压 pb 小于 pcr 时，根据工程热力学教材中对定熵流动的分析，在截面积单纯收缩的 渐缩喷管中， 出口截面压力 p2 不能降至 pcr 以下， 所以在喷管出口截面仍有 p2 pcr ， c f 2 ccr ，
喷管——精选推荐
喷管性能实验一．实验目的1．巩固和验证有关喷管基本理论，熟悉不同形式喷管的机理，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．加深对临界状态基本概念的理解。
3．设计实验，实现气流在喷管中获得最大流速。
二。
实验原理1．喷管中气体流动的基本规律根据气体在喷管中作一元稳定等熵流动的特点，我们得到气体在变截面管道中，气流速度C f 、密度ρ、压力P 的变化与截面A 的变化和马赫数Ma （速度C f 与音速c 之比）的大小有关。
它们的变化规律如下表。
Ma 渐缩管0<dxdcMa渐扩管0>dxdcdxdc fdxdpdxdc fdxdp <1 >0 <0 <1 <0 >0 >1 <0>0>1>0<0由此可以得到下面一些结论：①在亚音速（Ｍａ<１）等熵流动中，气体在ｄc ／ｄｘ<０的管道（渐缩管）里，速度C f 增加，而密度ρ、压力P 降低；在ｄc ／ｄｘ>０的管道（渐扩管）里，速度减少。
而密度、压力增大。
②在超音速（Ｍａ>１）等熵流动中,情况恰好与亚音速的特点相反，气体在渐缩管中速度减少，而压力、密度增大；在渐扩管中速度增大，密度压力降低。
③因此想要获得超音速气流，就必须使亚音速在渐扩管中加速。
当气体被加速到Ma=1，即达到临界状态时，就要改用渐扩管，以使气流继续加速达到超音速。
2、喷管中流量的计算。
标准孔板流量计的计算公式如下： Q=1.0134Kd 0(ΔP)1/2 式中：Q ——流量（m 3/s ）K ——流量系数，由图1查得 d 0——孔板直径（m ）ΔP ——测点压差（pa,1pa=1cm 水柱）上式中的流量系数K 只是雷诺数Re 的函数，由下图可查知。
图1 K与Re的关系因为Re是随流量Q而变的，所以在流量位置的情况下就无法确定Re，在流量精度要求不高时K值可取平均值0.67，如精度要求较高时，可用平均K值0.67，算出Q值再算出Re及K值，反复几次则可求得接近的K值。
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。