上游安裝條件及幾何參數(shù)對(duì)音速噴嘴臨界背壓比影響研究.pdf

1、由于高精度、無可動(dòng)部件等特點(diǎn),國內(nèi)外普遍采用音速噴嘴作為標(biāo)準(zhǔn)表,用以對(duì)其他類型的氣體流量計(jì)進(jìn)行量值傳遞。音速噴嘴使用的前提是臨界流的實(shí)現(xiàn)及保持,臨界背壓比作為音速噴嘴的關(guān)鍵參數(shù),直接關(guān)系到裝置的可用性。基于此,ISO9300建議對(duì)于喉部雷諾數(shù)低于2×105的音速噴嘴需保持0.25的臨界背壓比,或進(jìn)行臨界背壓比的實(shí)際測量測試。
　　本文以中國計(jì)量科學(xué)研究院的pVTt裝置為主要實(shí)驗(yàn)平臺(tái),建立了一套音速噴嘴臨界背壓比測試系統(tǒng),并按照IS

2、O9300要求,加工了相同喉徑不同擴(kuò)散段長度、相同喉徑不同擴(kuò)散段角度及相同擴(kuò)散角不同喉徑,等3組,共18個(gè)音速噴嘴,喉部雷諾數(shù)(5.25×104～1.81×105)范圍內(nèi),重點(diǎn)對(duì)上游安裝條件及幾何參數(shù)對(duì)喉部雷諾數(shù)2×105以下音速噴嘴臨界背壓比影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　1)實(shí)驗(yàn)用音速噴嘴的臨界背壓比均大于0.45;
　　2)對(duì)于擴(kuò)散角為4.0°的音速噴嘴,喉部雷諾數(shù)超過1.1×105,其臨界背壓比可達(dá)到ISO930

3、0的設(shè)計(jì)值,且不受上游安裝條件的影響;否則上游安裝條件的變化對(duì)臨界背壓比存在顯著影響。
　　在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)上游安裝條件及幾何參數(shù)對(duì)噴嘴臨界背壓比的影響進(jìn)行了分析:
　　1)上游安裝條件影響:在保持臨界流的情況下,音速噴嘴對(duì)上游安裝條件的要求低。提前非壅塞現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)帶來音速噴嘴臨界背壓比的降低,該現(xiàn)象本身呈現(xiàn)出多樣性及不穩(wěn)定性。對(duì)于相同喉徑的音速噴嘴,該現(xiàn)象容易出現(xiàn)在大擴(kuò)散角的音速噴嘴,為避免該現(xiàn)象發(fā)生而帶來臨界背壓