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热力学实验设备工作性能如何?
  • 发布日期:2019-04-19      浏览次数:179
    •    喷管是热力学实验常用的重要部件,这些设备工作性能的好坏与喷管中气体流动过程有着密切关系。喷管通过改变管段内壁的几何形状以加速气流的一种装置。凡是用来使气流降压增速的管道都叫做喷管,火力发电常用的喷管有两种:一种是渐缩喷管,另一种是缩放喷管,或叫拉瓦尔喷管。
       
        横截面积沿流向逐渐缩小的喷管。收敛半角常取7°~35°,在大马赫数飞行时,会因不完全膨胀造成很大的推力损失。例如,马赫数为1.5时,损失约为 14%;马赫数为3时,损失大于50%。这种结构简单、重量小的喷管用于亚音速或低超音速飞机的发动机。
       
        横截面积沿流向先收敛后扩散的喷管。它是瑞典人C.G.拉瓦尔发明的,所以又称拉瓦尔喷管。这种喷管用于超音速歼击机上时,临界面积与出口面积均需随飞行状态而调节;用于火箭发动机上时,面积比可达7~400。现代火箭发动机常用的是钟形喷管,出口半角减到2°~8°,长度较短。还有几种更短的环形喷管,如塞式喷管、膨胀偏转喷管、回流喷管和平流喷管等。其共同特点是气流有自由膨胀边界,可随外界压力自行调节,经常处于完全膨胀状态,但使用不普遍。
       
        热力学实验主要用于高速飞行的飞机的加力涡轮喷气发动机或加力涡轮风扇发动机。喷管面积比易调节,可随飞行条件变化,而经常处于完全膨胀状态。结构型式有平衡杆式、折叠式、折叠花瓣式、套筒锥式等。
       
        由可调收敛形主喷管和固定的或可调的引射套管组成。热力学实验的引射作用带动一股次流从主流气柱与引射套管之间流过,次流对主流起气垫作用,约束主流的膨胀。调节次流流量可以控制主流的流通面积,使其达到或接近完全膨胀。引射喷管重量小,结构简单。能在很宽的飞行范围内维持良好的性能,已广泛用于许多高性能的飞机上。
       
        出口截面不是圆形,容易实现飞机后体与喷管一体化,减小飞机的外阻力和暴露面,改进飞机性能和隐蔽性;还能实现推力换向和反向,增加机动性。
       
        通过观察气流流经收缩型管道压力的变化,测定临界压力比并计算在亚、超临界工作状态下,各截面的压力比和马赫数等,进一步了解喷管中气流在亚临界、超临界工作状态下的流动特性。观察在缩扩型喷管中气体流动现象,了解缩扩型喷管前后压力比等于、大于和小于设计压力比条件下,扩张段内气体参数的变化情况。
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