气体紊动射流实验

实验名称气体紊动射流实验姓名：杨婷学号：2008010396班级：环83实验日期：2010.12.17一、实验原理气体紊动射流主体段各断面流速分布具有相似性，用无量纲半经验公式表示为：()式中：u：测点流速；：量测断面轴心最大流速；y：测点距轴心的距离；：射流半宽度。可按下式估算：（适用于圆射流）或（适用于扁射流）其中，喷嘴半径；扁形喷嘴半宽度；x自喷嘴出口到实验断面的距离；射流扩散角。各测点流速由毕托管测定，毕托管与酒精微压计相连，测速原理和方法可查阅量测方法库。测点流速计算公式为：φ√2g(ρsglNψρag)式中：空气密度ρa；酒精密度ρs；微压计斜管中液柱长度l；毕托管修正系数φ；微压计修正系数ψ；Nn8；微压计常数因子n。二、实验设备实验在空气动力学多功能实验装置上进行。该多功能实验台相当于一个小型风洞，它包括风机、稳压箱、收缩段与试验段等。风机提供风源，风量由调节阀调节，气流经风道送入稳压箱，稳压箱下接收缩段，在收缩段进口装设阻尼网以均化气流，出口接各种试验段。实验后的气流从实验台面上的孔口吸入风机，以供循环使用。圆射流实验在直径为30mm的圆柱形喷嘴和收缩形喷嘴试验段上进行。还配有扁形喷嘴，可进行扁射流实验。喷嘴置于实验台的稳压箱底部，喷嘴右侧安装毕托管和测量标尺，毕托管和微压计相连，以测定各断面的流速分布。三、实验目的1.通过测定气体紊动射流断面流速分布，了解紊动射流的特性。2.掌握毕托管和微压计的测速原理和方法。四、实验步骤1.调平微压计水平泡，将斜管固定在常数因子n=0.6处，调斜管内液面到零位。将毕托管总压管接在微压计的“＋”接口，静压管接到倾斜管上。2.用定位块和毕托管定出喷嘴中心坐标。3.每个实验小组测两个断面的流速分布。一个断面是喷嘴出口断面，测7个点的流速。另一个断面选在主体段，测15个点的流速。中心点两侧的测点数相同。量测前，先计算该断面的射流半宽度值，大致确定测点的位置和间距。4.接通电源，将毕托管调到喷嘴出口中心，慢慢开启实验台两测的气流调节阀，使测压管内液面在100mm左右，待气流平稳后开始量测。首先记下射流中心点的标尺坐标和微压计斜管液柱差l值，再测定不同y值处的液柱差值。根据流速分布情况选择合适的测点，记录下每个测点的标尺坐标及相应的液柱差。5.再选定一起始段断面，观察该断面内流速分布情况，滑动标尺看压力计读数的变化，可看到势流核区的压力计读数不变，势流核外逐渐减小。6.测空气温度和大气压。实验完毕断电停机，检查测压计斜管内液面是否回零。五、实验记录有关常数空气温度230℃空气密度ρa9kg/m大气压paρ汞g758mm⁄酒精密度ρ80kg/m喷嘴半径5mm毕托管的修正系数φ099射流扩散角≈05°微压计的修正系数ψ0微压计的常数因子n=0.6计算断面2处5505°4.28cm设备编号：1喷嘴形式：收缩型中心点标尺读数：16.084cm断面号断面距喷嘴距离x(cm)射流半宽yo(cm)测点号测点标尺读数(cm)测点距轴心距离y(cm)微压计读数l(mm)测点流速u(m/s)101.5114.884-1.211433.23-0.801.01215.284-0.811232.94-0.531.00315.684-0.411232.94-0.271.00416.084011232.940.001.00516.484+0.411232.940.271.00616.884+0.811333.090.531.00717.284+1.211232.940.801.002154.28111.804-4.2800.00-2.850.00212.424-3.6600.00-2.440.00313.034-3.051.53.81-2.030.12413.644-2.44109.84-1.630.30514.254-1.832716.17-1.220.50614.864-1.226024.11-0.810.75715.474-0.619930.97-0.410.96816.084010832.350.001.00916.6940.619630.500.410.941017.3041.226424.900.810.771117.9141.833217.611.220.541218.5242.441311.221.630.351319.1343.0535.392.030.171419.7443.660.82.782.440.091520.3644.2800.002.850.00六、实验结果1.计算测点流速取断面x=0cm处，测点3，l=112.0mm：φ√2g(ρsglNψρag)099√298(80980206080998)3294m/s取断面x=15cm，测点11，l=32.0mm：φ√2g(ρsglNψρag)099√298(8098003206080998)76m/s2.绘制二个测量断面的流速分布图（1）断面x=0cm处流速分布图（2）断面x=15cm流速分布图2833384348-1.5-1-0.500.511.5u（m/s)y/cmu-y关系曲线3.主体段断面𝑢𝑢𝑚𝑦𝑦分布图（1）按实验数据绘制𝑢𝑢𝑚𝑦𝑦分布图（2）按半经验公式绘制𝑢𝑢𝑚𝑦𝑦分布图0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00-6-4-20246u(m/s)y(cm)u-y关系曲线0.000.200.400.600.801.001.20-3.00-2.00-1.000.001.002.003.004.00u/umy/y0u/um-y/y0关系曲线（3）说明两者趋势一致，符合较好，说明实验数据误差小。七、分析思考问题1.无量纲流速分布半经验公式能否运用于射流起始段？答：不能。因射流起始端未受混掺影响，各点仍保持原出口流速不变，断面流速分布不符合高斯正态分布，故不能使用无量纲流速分布半经验公式。00.20.40.60.811.2-1-0.500.51u/umy/y0半经验公式下的𝑢/𝑢𝑚−𝑦/𝑦0分布