Контрольные вопросы

1. Что такое число Маха?

2. Что такое давление торможения p₀₁ и p₀₂?

3. Что такое статическое давление в потоке?

4. Как найти угол конуса слабых возмущений?

5. Какова связь между углами ,  и числом M?

6. Как изменяются скорость, давление, температура и другие параметры газа при переходе через фронт скачка уплотнения?

7. Какая зависимость скорости звука от температуры?

назад

Лабораторная работа № 2 Исследование течения газа по сверхзвуковому соплу

Цель работы

1. Ознакомление с расчетом установившихся одномерных изоэнтропических течений газа.

2. Экспериментальное исследование течений газа в сверхзвуковом сопле.

3. Сравнение экспериментального распределения параметров истечения с рассчитанным теоретически.

Оборудование

Рис. 27. Схема газодинамического стенда

Лабораторная работа выполняется на установке, схема которой представлена на рис. 27. Воздух высокого давления (250 атм.) из баллонов 1 по трубопроводу подается к пневмоуправляемому редуктору 2. Здесь давление с помощью редуктора, расположенного на пульте управления 3, понижается до необходимой величины, и воздух поступает в ресивер газодинамического стенда 4. Контроль параметров состояния воздуха в ресивере (р₀, Т₀) осуществляется по показаниям: пружинного манометра 5, соединенного с приемником полного давления 6, и манометрического термометра 7, соединенного с датчиком температур 8. Исследуемое сверхзвуковое сопло 9 закрепляется на присоединительном фланце ресивера. Десять дренажных отверстий, расположенных вдоль образующей конической части сопла, с помощью трубок соединены с потенциометрическими датчиками давления ДТМ 10. Полное давление в ресивере регистрируется индуктивным датчиком давления ДД-10 11. Электрический сигнал с датчика, пропорциональный величине давления, поступает на разъем АЦП ПЭВМ 12. В АЦП происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой код, после чего он заносится в массив данных памяти машины. Съем данных происходит с частотой 100 Гц и одновременно после пересчета напряжения в величину давления отображается на мониторе ПЭВМ.

Порядок выполнения работы

1. Измерить диаметры критического и выходного сечений (d_кр и d_а), длину сверхзвуковой части (l) и координаты дренажных отверстий исследуемого сопла (х).

2. Закрепить сопло 9 на присоединительном фланце ресивера 4 и соединить трубки, идущие от замерных отверстий, с датчиками давления ДТМ.

3. Присоединить к приемнику полного давления 6 датчик давления ДД-10 11 и пружинный манометр 5, расположенный на пульте управления.

4. Соединить датчик температуры 8 с манометрическим термометром 7.

5. С помощью редуктора на пульте управления 3 установить требуемое давление р₀ в ресивере.

6. После режима установления по команде оператора происходит запись распределения статического давления в сверхзвуковой части сопла, давления и температуры торможения в ресивере.

7. Операции 5 и 6 повторить при различных значениях p₀.

Порядок выполнения расчетов

1. Рассчитать площади критического и выходного сечений сопла, а также площади сечений, в которых расположены дренажные отверстия.

2. Определить отношения площадей в рассматриваемых сечениях (F_кр/F).

3. По отношению площадей F_кр/F определить величину числа Маха в соответствующем сечении по зависимости

или с помощью газодинамических таблиц (функция q).

4. По величине числа Маха на срезе сопла М_а определить давление р₀ для расчетного режима истечения, пользуясь формулой

или газодинамической таблицей.

5. По формуле (1.3) (или с помощью газодинамической таблицы – функция ) рассчитать отношение давлений (р_i/р₀)_Т в исследуемых сечениях.

6. По результатам экспериментальных данных распределения статического давления определить отношения давлений (р_i/р₀)_Э в сечениях сопла.

7. По зависимости (в газодинамической таблице – функция )

рассчитать температуру в различных сечениях.

8. По формуле рассчитать скорость звука а_i во всех сечениях.

9. Пользуясь формулой для числа Маха M = V/а и найденными значениями скорости звука, определить скорости течения в заданных сечениях сопла V_i.

Таблица 3

№	F	Fкр/F	M	pi /p0		T0	T	а	V
точки				теор.	эксп.
	м2					К	К	м/с	м/с	кг/с
кр	***	***	1,00	0,528	***		***	***	***	***
1
2
...
...
9
10
срез

10. По формуле , где давление р₀ имеет размерность Па, а площадь F_кр – м², определить расход воздуха через сопло.

11. Результаты расчета занести в табл. 3.

12. По значениям (р_i /р₀)_Т и (р_i /р₀)_Э построить графическую зависимость p /p₀ = f (x/l).