[發(fā)明專(zhuān)利]一種負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110476745.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113176065A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳憲舉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 臺(tái)州學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/00;G01M9/06;G01D21/02
• 代理公司: 杭州賽科專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法，包括實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試組件，實(shí)驗(yàn)裝置包括穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐頂部通過(guò)連接管與噴管連通，穩(wěn)壓罐通過(guò)管道與真空泵連通，穩(wěn)壓罐配合設(shè)有調(diào)壓閥；測(cè)試組件包括通過(guò)三通接頭配合設(shè)置在噴管入口的接頭壓力傳感器和流量計(jì)、與穩(wěn)壓罐配合設(shè)置的穩(wěn)壓罐壓力傳感器、設(shè)置在噴管側(cè)壁的若干管壁壓力傳感器、配合設(shè)置在連接管和穩(wěn)壓罐間的測(cè)力傳感器、設(shè)置在連接管側(cè)部的溫度傳感器和噴管出口壓力傳感器的一種或多種。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)噴管內(nèi)部流場(chǎng)相關(guān)物理參數(shù)的測(cè)試，直觀體現(xiàn)噴管內(nèi)部的流場(chǎng)特性，從而實(shí)現(xiàn)噴管性能對(duì)比及型面結(jié)構(gòu)優(yōu)化，且可作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置用于演示空氣流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)教學(xué)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于噴管實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

拉瓦爾噴管按照噴管進(jìn)出口加壓方式的不同，可分為正壓式和負(fù)壓式結(jié)構(gòu)方案。正壓式就是在噴管入口端加壓，噴管出口端置于大氣環(huán)境中，依靠入口的正壓壓力驅(qū)動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng)；負(fù)壓式則采用在噴管出口端抽真空形成負(fù)壓，噴管入口置于大氣環(huán)境中，將空氣吸入噴管形成超聲速氣流。目前涉及到噴管實(shí)驗(yàn)裝置大多采用正壓式結(jié)構(gòu)方案，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用較高。而市面上存在的負(fù)壓式結(jié)構(gòu)方案普遍只能測(cè)試軸線上的壓力參數(shù)，其它物理量無(wú)法測(cè)量。

一方面，雖然參考資料中說(shuō)明有拉瓦爾噴管的原理及其內(nèi)部流場(chǎng)的特性，但由于涉及到噴管內(nèi)流場(chǎng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置大部分只能測(cè)試噴管軸線上某一點(diǎn)的壓力，不能完成對(duì)側(cè)壁壓力進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試。使得學(xué)生無(wú)法對(duì)噴管的內(nèi)部流場(chǎng)特性有一個(gè)直觀的了解，影響教學(xué)效果。另一方面，正壓式噴管實(shí)驗(yàn)裝置成本較高，其擴(kuò)張比較小、總壓不穩(wěn)定、壓力波動(dòng)較大，噴管內(nèi)部流場(chǎng)參數(shù)不穩(wěn)定，從而無(wú)法根據(jù)參數(shù)對(duì)噴管型面結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于設(shè)計(jì)一種低成本負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，易于規(guī)模化推廣，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)噴管內(nèi)部流場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量，進(jìn)一步完成噴管型面結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)及教學(xué)方法，以解決背景技術(shù)中關(guān)于噴管實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試參數(shù)及數(shù)據(jù)不完善的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試組件，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐頂部通過(guò)連接管與所述噴管連通，穩(wěn)壓罐通過(guò)管道與真空泵連通，穩(wěn)壓罐配合設(shè)有調(diào)壓閥；

所述測(cè)試組件包括通過(guò)三通接頭配合設(shè)置在噴管入口的接頭壓力傳感器和流量計(jì)、與穩(wěn)壓罐配合設(shè)置的穩(wěn)壓罐壓力傳感器、設(shè)置在噴管側(cè)壁的若干管壁壓力傳感器、配合設(shè)置在連接管和穩(wěn)壓罐間的測(cè)力傳感器、設(shè)置在連接管側(cè)部的溫度傳感器和噴管出口壓力傳感器的一種或多種，所述接頭壓力傳感器、流量計(jì)、穩(wěn)壓罐壓力傳感器、管壁壓力傳感器、測(cè)力傳感器、溫度傳感器、噴管出口壓力傳感器均與一動(dòng)態(tài)信息采集分析儀配合設(shè)置。

優(yōu)選地，噴管側(cè)壁從上往下依次開(kāi)設(shè)若干螺紋通孔，任一螺紋通孔一端與一不銹鋼管連接，不銹鋼管和管壁壓力傳感器間通過(guò)卡套接頭連接。

優(yōu)選地，所述連接管和測(cè)力傳感器間通過(guò)螺紋連接，測(cè)力傳感器內(nèi)部設(shè)置介質(zhì)流道，連接管內(nèi)徑與介質(zhì)流道直徑一致。

優(yōu)選地，所述測(cè)力傳感器和連接管之間設(shè)有密封圈。

優(yōu)選地，所述噴管與連接管螺紋連接，連接管的內(nèi)徑不小于噴管的最大內(nèi)徑。

優(yōu)選地，所述噴管為錐形型面噴管、雙圓弧型面噴管、三次多項(xiàng)式型面噴管。

應(yīng)用一種應(yīng)用負(fù)壓式拉瓦爾噴管流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，所述實(shí)驗(yàn)包括噴管管壁壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)，噴管管壁壓力測(cè)試試驗(yàn)包括以下步驟：

步驟1：組裝試驗(yàn)系統(tǒng)，噴管通過(guò)連接管與穩(wěn)壓罐連通，管壁壓力傳感器從上往下依次設(shè)置在噴管側(cè)部，噴管出口壓力傳感器設(shè)置在連接管一側(cè)；