理论课教案教案编号 14
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审核教师审核日期年月日
教学班级
教学日期
课程名称热工理论及应用
课题：第四章蒸汽的流动
4-3喷管计算
教学目标：1．了解滞止参数、临界参数，掌握临界压力比含义；
2熟练掌握水蒸气在喷管中流动的流速记流量计算公式；
3.掌握减缩喷管和缩放喷管的争取选型及有关截面积计算及校核
教学重点：喷管设计计算
教学难点：临界压力比的理解及应用
教学方法：讲授法、练习法
其它说明：
时间分配教学组织1分钟小结与作业5分钟引入新课4分钟分钟讲解新课80分钟分钟
课后记事
教学内容
教学方法 [复习引入]
略。
[讲解新课]
第四章 蒸汽的流动 §4-3喷管计算
一、流量计算
1.渐缩喷管：如出口截面处的流速为v2，比容为c2，出口截面积为f2，则由连续性方程可得：
2. 渐缩渐扩喷管：
二、临界压力比
临界压力Pcr 与进口压力P1之比为临界压力比。
过热蒸汽：
干饱和蒸汽：
三、流速计算 出口流速：
临界流速：
四、喷管设计计算
五、喷管内有摩阻的绝热流动 [小结与作业] 1．流量、流速计算；
讲授
222v c f m =c
c v c f m min max =
=
cr β1
p p cr 546
.0=cr β577
.0=cr β2
1272.44h h c -=c
c h h c -=172.44
2.临界压力比的含义；
3．作业：4-6、4-7、4-13
练习。
fluent喷管算例-回复Fluent喷管算例Fluent喷管算例是流体力学中常见的一种计算流体力学问题，涉及到流体在喷管中的流动和喷射过程。
喷管是工程中常用的设备，广泛应用于冶金、石油化工、机械等行业。
通过进行Fluent喷管算例，可以通过计算流体力学的方法来分析和优化喷管的设计和性能，提高其工作效率。
一、介绍Fluent是一种流体动力学（CFD）软件，提供了一套全面的计算流体力学解决方案，可以模拟流体在任何几何形状中的流动行为。
Fluent喷管算例是其中的一个经典案例之一。
通过Fluent软件进行模拟，可以得到喷管内的流速、压力、温度等重要参数，从而得到流动特性和喷射性能。
二、喷管的流动模拟1. 几何建模：在Fluent中，首先需要进行喷管的几何建模。
可以通过CAD 软件或者Fluent提供的几何模型工具创建合适的几何形状，包括喷管的入口、出口以及管壁的几何特征。
2. 网格划分：接下来，需要对喷管进行网格划分。
网格划分是将几何模型离散化，划分为许多小的网格单元，以便进行流体流动方程的数值计算。
网格划分的精细程度会直接影响到计算结果的精确性和计算速度。
3. 流动边界条件设定：设定边界条件是模拟中的一个重要步骤。
在Fluent 中，需要设定入口边界和出口边界的条件，如入口流速、入口温度以及出口的压力。
此外，还需要设定管壁的摩擦条件和热传导条件。
4. 流场计算：在设定好流动边界条件后，使用Fluent进行流场计算。
Fluent软件采用有限体积法进行流体流动的数值计算，根据流体流动方程和边界条件，求解得到喷管内的流速、压力和温度分布。
5. 结果分析：流场计算完成后，可以进行结果的分析和后处理。
通过Fluent 提供的后处理功能，可以得到流场的可视化结果，如流线图、压力分布图和温度分布图。
同时，还可以通过Fluent提供的相关工具进行流量、速度和压力的统计分析。
三、喷射过程模拟与优化1. 喷射模拟：在得到流场的分布后，可以通过Fluent模拟喷射过程。
拉伐尔喷管的设计 Prepared on 24 November 2020拉伐尔喷管的设计摘 要：本文针对拉伐尔喷管的几何条件和力学条件进行了推导。
建立了喷管截面积变化与流速、压强、密度、温度等流动性能参数间的关系，分析了喷管出口截面下游的外界反压对拉伐尔喷管工作过程的影响。
推导建立了拉伐尔喷管主要性能参数的计算方法。
针对实际流动损失的存在，为得到喷管的实际流动性能，对理论性能参数提出了修正方法。
本文研究内容为拉伐尔喷管的设计提供依据。
关键词：变截面；力学条件；性能参数；流动损失 1．引言拉伐尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件，由两个锥形管构成，如图1所示，其中一个为收缩管，另一个为扩张管。
拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。
喷管的前半部是由大变小向中间收缩至喷管喉部。
喉部之后又由小变大向外扩张。
燃烧室中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过喉部后由后半部逸出。
这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速。
所以，人们把这种喷管叫跨音速喷管。
瑞典工程师De Laval 在1883年首先将它用于高速，现在这种喷管广泛应用于喷气发动机和火箭发动机。
图1 拉伐尔喷管结构图2．拉伐尔喷管的几何条件 2．1变截面一维定常等熵流动在变截面一维定常流动中只考虑截面积变化这一种驱动势，忽略摩擦、传热、重力等其他驱动势，因此流动是绝热无摩擦的，即等熵流动，变截面定常等熵流动模型如图2所示。
变截面一维定常等熵流动的控制方程组为：Const m VA ρ== (1)0dp VdV ρ+= (2)2102d h V ⎛⎫+= ⎪⎝⎭ (3)2．2截面积变化对流动特性的影响管道的形状变化可以用截面积变化dA 来表示。
图2 变截面一维定常等熵流动模型(a) 截面积变化对流速的影响对连续方程(1)取对数微分，得0d dV dAV Aρρ++= (4) 将(2)两边同除以ρ，得20dV dp d V V d ρρρ+⋅= (5) 由声速公式及马赫数定义，得()21dV dAM V A-=(6) 这就是截面积变化与流速变化之间的关系。
