喷嘴分析：沿聚合和融合分流喷嘴的马赫数和压力的变化

资料来源：北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系，北卡罗来纳州罗利市，史雷亚斯·纳西普尔

喷嘴是一种通常用来加速或减速流的装置，其横截面各不相同。喷嘴广泛应用于航空航天推进系统。在火箭中，从腔室中喷出的推进剂通过喷嘴加速，形成推动系统的反应力。在喷气发动机中，喷嘴用于将能量从高压源转化为排气的动能，从而产生推力。喷嘴上的异位模型足以进行一阶分析，因为喷嘴中的流量非常快（因此与第一次近似极值极差），摩擦损失很小（因为流量几乎是一维的，具有有利的压力梯度，除非冲击波形成且喷嘴相对较短）。

在本实验中，两种类型的喷嘴安装在喷嘴测试装置上，并使用压缩空气源创建压力流。喷嘴运行不同的背压设置，以分析喷嘴中不同流量条件下的内部流量，识别各种流量机制，并将数据与理论预测进行比较。

在本演示中，使用了喷嘴测试装置，该测试装置由压缩空气源组成，该空气源通过被测试的喷嘴输送高压空气，如图5所示。流量压力范围为 0 - 120 psi，使用机械阀进行控制。当使用外部传感器测量压力时，喷嘴中的质量流速由放置在喷嘴测试台排气前的一对旋转计进行测量。

图5.喷嘴测试台...

分析中使用了以下常数：干空气的特定热量，α：1.4;参考喷嘴面积，A_i = 0.0491 在²中，和标准大气压力，P _atm = 14.1 psi。图 8 和图 9 显示了喷嘴长度（根据总喷嘴长度进行标准化）的压力比和马赫数的变化，分别用于收敛和收敛分流喷嘴的各种背压设置。同时对两个喷嘴的质量流量参数与反压比进行绘制和研究。

从?...

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喷嘴通常用于飞机和火箭推进系统，因为它们提供了一种简单而有效的方法，在有限的距离内加速流动。为了设计适合给定应用的喷嘴，了解一系列流动条件下的流量行为和影响上述行为的因素对于设计高效的推进系统至关重要。在本演示中，使用喷嘴测试台测试了收敛和收敛分散喷嘴（航空航天应用中最常用的两种喷嘴类型）。研究了两个喷嘴的压力和马赫数变化，适用于各种流动条件。

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A nozzle is a device that is commonly used in aerospace propulsion systems to accelerate or decelerate flow using its varying cross section.
The most basic type of nozzle, the converging nozzle, is essentially a tube with an area that gradually decreases from the entry to the exit, or throat. As the nozzle area decreases, the flow velocity increases, with the maximum velocity occurring at the throat. As the inlet flow velocity increases, flow velocity at the throat also increases until it reaches Mach 1. When it reaches Mach 1, the flo
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