[实用新型]拉瓦尔喷管演示装置及系统

说明书

本实用新型公开了一种拉瓦尔喷管演示装置及系统，涉及空气动力学实验教学领域。该拉瓦尔喷管演示装置包括稳定调节组件和实验组件，所述实验组件包括喷管上型面、喷管下型面及两个透明观察板，两个所述透明观察板并列设置，且共同夹持相对设置的所述喷管上型面和所述喷管下型面，所述喷管上型面和所述喷管下型面均相对设有凸起曲面，以与两个所述透明观察板共同围成拉瓦尔喷管，所述稳定调节组件包括稳定管和设置于所述稳定管的气流总压调节件，所述拉瓦尔喷管的进气口与所述稳定管连接，所述气流总压调节件用于调节所述拉瓦尔喷管的进气口的气流总压。该拉瓦尔喷管演示装置及系统具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管内的流动状况的特点。

技术领域

本实用新型涉及空气动力学实验教学领域，具体而言，涉及一种拉瓦尔喷管演示装置及系统。

背景技术

拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分，是空气动力学课程中重要内容，其相关知识的理解，将极大加深对超声速流动机理的认识。因此，在多个教材中均有专门章节介绍这一部分内容，还配套专门的拉瓦尔喷管实验教学环节，市面上还有专门的喷管实验教学装置出售。

尽管现有的实验设备基本满足对实验教学的要求，比如，通常采用的测量喷管轴线压力分布等手段反映拉瓦尔喷管工况。但现有的实验教学装置只能非直观地反映喷管内部流动状况，无法直接显示出喷管内部的流动状况，特别拉瓦尔喷管中不同工况对应的正激波位于喷管内部、位于喷管出气口、喷管出气口出现斜激波或膨胀波等工况。因此，学生对于课本上介绍的拉瓦尔喷管不同工况及对应的流场结构与实际实验教学内容无法对应，影响实验教学的效果。

有鉴于此，研发设计出一种能够解决上述技术问题的拉瓦尔喷管演示装置及系统显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拉瓦尔喷管演示装置，该装置具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管内的流动状况的特点。

本实用新型的另一目的在于提供一种拉瓦尔喷管演示系统，该系统具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管内的流动状况的特点。

本实用新型提供一种技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种拉瓦尔喷管演示装置，包括稳定调节组件和实验组件；所述实验组件包括喷管上型面、喷管下型面及两个透明观察板，两个所述透明观察板并列设置，且共同夹持相对设置的所述喷管上型面和所述喷管下型面，所述喷管上型面和所述喷管下型面均相对凸设有凸起曲面，以与两个所述透明观察板共同围成拉瓦尔喷管；所述稳定调节组件包括稳定管和设置于所述稳定管的气流总压调节件，所述拉瓦尔喷管的进气口与所述稳定管连接，所述气流总压调节件用于调节所述拉瓦尔喷管的进气口的气流总压。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述实验组件还包括实验舱，所述拉瓦尔喷管设置于所述实验舱内；两个所述透明观察板分别与所述实验舱的相对的两侧内壁抵持，所述实验舱上开设有两个相对的观察口，且两个所述观察口分别与其同侧的所述透明观察板对应。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种实现方式中，所述实验舱内设有喷射空间，且开设有与所述拉瓦尔喷管的出气口相对的气流出口；所述喷射空间位于所述拉瓦尔喷管的出气口，且在所述拉瓦尔喷管宽度方向上的长度不小于两倍所述拉瓦尔喷管的宽度；所述气流出口的边沿与所述拉瓦尔喷管出气口的距离不小于两倍所述所述拉瓦尔喷管的宽度。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种实现方式中，所述实验组件还包括静压测试传感器，所述静压测试传感器安装于所述喷射空间的内壁面。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种实现方式中，所述实验组件还包括第一气流收集段和第二气流收集段；所述第一气流收集段和所述第二气流收集段均由所述气流出口向所述喷射空间延伸，所述第一气流收集段和所述第二气流收集段呈夹角设置，并朝向所述拉瓦尔喷管的出气口。