CN110009979A - 拉瓦尔喷管演示装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

拉瓦尔喷管演示装置及系统

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明提供一种技术方案：

第一方面，本发明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。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第五种实现方式中，所述实验组件还包括扩压段；所述扩压段为渐扩管，且其口径较小的一端连接于所述气流出口，且沿所述拉瓦尔喷管的长度方向延伸。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第六种实现方式中，所述气流总压调节件包括相互连接的第一调节板和传动件；所述传动件连接于所述稳定管，且能够带动所述第一调节板伸入或者退出所述稳定管，所述第一调节板垂直于所述稳定管的轴线方向设置，且开设有多个通孔。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第七种实现方式中，所述气流总压调节件和所述拉瓦尔喷管分别位于所述稳定管的两端部。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第八种实现方式中，所述稳定调节组件还包括气流总压检测传感器，所述气流总压检测传感器设置于所述稳定管，且靠近所述拉瓦尔喷管设置。

第二方面，本发明实施例提供了一种拉瓦尔喷管演示系统，包括所述的拉瓦尔喷管演示装置。所述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。

相比现有技术，本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置及系统的有益效果是：

实验组件包括喷管上型面、喷管下型面及两个透明观察板，两个透明观察板并列设置，且共同夹持相对设置的喷管上型面和喷管下型面，换言之，喷管上型面和喷管下型面均沿一个方向延伸设置，且相对应的设置于两个透明观察板之间，喷管上型面和喷管下型面均相对设有凸起曲面，或者说，喷管上型面和喷管下型面各自的位于它们两者之间的位置设有凸起曲面，进而，喷管上型面、喷管下型面以及两个透明观察板共同围成拉瓦尔喷管，以便于由两侧的透明观察板查看拉瓦尔喷管内的流动状况，纹影仪可以设置于拉瓦尔喷管的两侧，和透明观察板对应。而稳定调节组件包括稳定管和设置于稳定管的气流总压调节件，拉瓦尔喷管的进气口与稳定管连接，气流总压调节件用于调节拉瓦尔喷管的进气口的气流总压，进而实现调节调节拉瓦尔喷管的进气口气流总压与拉瓦尔喷管出气口气流背压的比例大小，以实现拉瓦尔喷管的不同工况工作。

这样一来，通过设置于相对的两侧的透明观察板，以便于由两侧的透明观察板查看拉瓦尔喷管内的流动状况，以实现对拉瓦尔喷管内部流场的流动观察，还通过设置稳定管的气流总压调节件来实现拉瓦尔喷管的不同工况，以便于观察不同工况下喷管内部及喷管出气口流动现象。

为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置应用于拉瓦尔喷管演示系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置的剖面结构示意图。

图4为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置的气流总压调节件的结构方法示意图。

图标：100-拉瓦尔喷管演示系统；20-纹影仪；30-显示装置；40-主控制器；10-拉瓦尔喷管演示装置；12-实验组件；121-拉瓦尔喷管；1211-喷管上型面；1213-喷管下型面；1215-凸起曲面；1216-透明观察板；1217-出气口；1218-进气口；122-实验舱；1221-观察口；1223-喷射空间；1225-气流出口；123-第一气流收集段；124-第二气流收集段；125-收集段；126-扩压段；127-静压测试传感器；15-稳定调节组件；151-稳定管；152-气流总压调节件；1521-第一调节板；1522-第二调节板；1523-第三调节板；1525-传动件；153-入口阀；155-过渡管；156-气流总压检测传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例：

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10应用于拉瓦尔喷管演示系统100的结构示意图。

本发明实施例提供一种拉瓦尔喷管演示装置10，该拉瓦尔喷管演示装置10用于演示拉瓦尔喷管121的流动机理，且其具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管121内的流动状况的特点。该拉瓦尔喷管演示装置10能够应用于教学演示等情景，当然，该拉瓦尔喷管演示装置10也能够独立使用。

其中，以拉瓦尔喷管演示装置10应用于拉瓦尔喷管演示系统100为例，该拉瓦尔喷管演示系统100包括拉瓦尔喷管演示装置10，以便于在教学演示中直观的了解拉瓦尔喷管121的工作机理，此外，拉瓦尔喷管演示系统100还可以包括纹影仪20，该纹影仪20设置于所述拉瓦尔喷管演示装置10，以便于对拉瓦尔喷管121内部的流动状况进行显示，可以理解的是，还可以通过阴影技术等常规流动显示技术对拉瓦尔喷管121的内部进行显示。

需要说明的是，拉瓦尔喷管演示系统100还可以包括显示装置30及主控制器40，以通过主控制收集各传感器的数据，再通过显示装置30展示。

由于拉瓦尔喷管演示系统100采用了本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10，所以拉瓦尔喷管演示系统100也具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管121内的流动状况的特点。

以下将具体介绍本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10的结构组成、工作原理及有益效果。

请参阅图2和图3，图2为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10的结构示意图。图3为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10的剖面结构示意图。

该拉瓦尔喷管演示装置10包括稳定调节组件15和实验组件12，稳定调节组件15用于改变实验组件12在展示时的不同工况，而实验组件12能够直接展示拉瓦尔喷管121的内部流动状况，进而使得拉瓦尔喷管演示装置10能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管121内的流动状况。

具体的，实验组件12包括喷管上型面1211、喷管下型面1213及两个透明观察板1216，两个透明观察板1216并列设置，且共同夹持相对设置的喷管上型面1211和喷管下型面1213，换言之，喷管上型面1211和喷管下型面1213均沿一个方向延伸设置，且相对应的设置于两个透明观察板1216之间，喷管上型面1211和喷管下型面1213均相对设有凸起曲面1215，或者说，喷管上型面1211和喷管下型面1213各自的位于它们两者之间的位置设有凸起曲面1215，进而，喷管上型面1211、喷管下型面1213以及两个透明观察板1216共同围成拉瓦尔喷管121，形成一个二维的拉瓦尔喷管121/超声速/高超声速风洞，即拉瓦尔喷管121的内截面为矩形，喷管上下壁面为先收缩后扩张的渐缩渐扩状，而拉瓦尔喷管121的左右壁面为平板(透明观察板1216)，以便于由两侧的透明观察板1216查看拉瓦尔喷管121内的流动状况，纹影仪20可以设置于拉瓦尔喷管121的两侧，和透明观察板1216对应。

而稳定调节组件15包括稳定管151和设置于稳定管151的气流总压调节件152，拉瓦尔喷管121的进气口1218与稳定管151连接，气流总压调节件152用于调节拉瓦尔喷管121的进气口1218的气流总压，进而实现调节调节拉瓦尔喷管121的进气口1218气流总压与拉瓦尔喷管121出气口1217气流背压的比例大小，以实现拉瓦尔喷管121的不同工况工作。

这样一来，通过设置于相对的两侧的透明观察板1216，以便于由两侧的透明观察板1216查看拉瓦尔喷管121内的流动状况，以实现对拉瓦尔喷管121内部流场的流动观察，还通过设置稳定管151的气流总压调节件152来实现拉瓦尔喷管121的不同工况，以便于观察不同工况下喷管内部及喷管出气口1217流动现象，以直观的拉瓦尔喷管121流场结构代替过去沿喷管流向测压的间接方法，让学员直观学习拉瓦尔喷管121的不同工况，同时结合压力测量数据，分析不同气流总压与背压压力比下对应的喷管流场结构，加强对相关流动理论的学习理解，增强实验教学效果。

需要说明的是，透明观察板1216也可以为具有一定透明度的有色材质，也可以为全透明的材质，透明观察板1216的材质也可以为玻璃或者亚克力等透明材质，本实施例对其透明度或者材质不做限制。此外，凸起曲面1215在喷管上型面1211和喷管下型面1213的相对的壁面，且为型面段，即形成带有收缩扩张曲面的固壁结构，以保证喷管流场的均匀性。

请继续参阅图2和图3，实验组件12还可以包括实验舱122，拉瓦尔喷管121设置于实验舱122内，其中，两个透明观察板1216分别与实验舱122的相对的两侧内壁抵持，或者说，实验舱122的两侧相对的内壁向内夹持两个透明观察板1216，进一步加强拉瓦尔喷管121的密封和承压能力。

并且，在实验舱122上开设有两个相对的观察口1221，且两个观察口1221分别与其同侧的透明观察板1216对应。以便观察拉瓦尔喷管121内的工作流场。

需要说明的是，在观察窗口与透明观察板1216之间设置有密封材料，且拉瓦尔喷管121两侧的透明观察板1216壁与喷管上型面1211和喷管下型面1213的两侧之间也设置有密封材料，以防止拉瓦尔喷管121在工作时气体从与透明观察板1216与喷管上型面1211和喷管下型面1213之间接触的两侧缝隙泄露，影响拉瓦尔喷管121流场。

进一步地，观察口1221的长度还可以大于拉瓦尔喷管121的长度，或者说，观察口1221由进气口1218延伸至出气口1217，并继续向拉瓦尔喷管121尾部延伸一定距离，以便于观察出气口1217位置的含复杂流场结构。

进一步地，实验舱122内设有喷射空间1223，且开设有与拉瓦尔喷管121的出气口1217相对的气流出口1225，其中，喷射空间1223位于拉瓦尔喷管121的出气口1217，或者说位于瓦尔喷管的尾段，并且，喷射空间1223在拉瓦尔喷管121宽度方向上的长度不小于两倍拉瓦尔喷管121的宽度，拉瓦尔喷管121的宽度指拉瓦尔喷管121在示意图上的上下距离，以保证拉瓦尔喷管121的出气口1217的气流不会受到喷射空间1223上下壁面的影响，减少对拉瓦尔喷管121工况的影响。

并且，气流出口1225的边沿与拉瓦尔喷管121出气口1217的距离不小于两倍拉瓦尔喷管121的宽度，提高拉瓦尔喷管121的稳定性，且保证拉瓦尔喷管121的正常启动，因为拉瓦尔喷管121出气口1217空气为超声速流动，高速流动出来的气体如果冲击到出气口1217对应的壁面上，气流会发生反弹和向上游运动的情况，其结果可能使得拉瓦尔喷管121出气口1217的气流发生堵塞，出气口1217的背压升高，不仅影响拉瓦尔喷管121的工况，甚至导致拉瓦尔喷管121不启动，即拉瓦尔喷管121内空气流动减速到亚声速流动。

进一步地，实验组件12还可以包括第一气流收集段123和第二气流收集段124，其中，第一气流收集段123和第二气流收集段124均由气流出口1225向喷射空间1223延伸，第一气流收集段123和第二气流收集段124呈夹角设置，并朝向拉瓦尔喷管121的出气口1217，这样一来，第一气流收集段123和第二气流收集段124形成向出气口1217的夹角，进一步地减弱超声速气流冲击到喷射空间1223内壁面后的反射的几率，将气流导向至气流出口1225。并且，实验组件12还可以包括收集段125，其为等截面的导向管，不会出现阻挡气流的壁面，壁面气流在壁面上发射对拉瓦尔喷管121流场的影响小。

请继续参阅图2，进一步地，实验组件12还可以包括多个静压测试传感器127，静压测试传感器127安装于喷射空间1223的内壁面。由于拉瓦尔喷管121出气口1217的气体流动可能包含复杂流动结构，且这些结构随着气流总压的变化位置和形状也会发生变化，导致流场中静压分布随时间空间发生变化，采用单点测静压的方式，无法获得准确的压力数据。因此，在本实施例中，采用在位于出气口1217的喷射空间1223壁面开多个静压孔安装静压测试传感器127的测量方式，以多点压力的平均值代表实验段静压(背压)，气流总压和静压信号可通过与静压测试传感器127电连接的主控制器40来接收转换，并实时显示于显示装置30，可以将瞬时的压力比和拉瓦尔喷管121的瞬时流动结构对应起来，方便学生对流动结构的理解。

进一步地，实验组件12还可以包括扩压段126，该扩压段126为渐扩管，即其为内截面逐渐变大的管道，且其口径较小的一端连接于气流出口1225，且沿拉瓦尔喷管121的长度方向延伸，其远离出气口1217的一端能够用于与真空罐相连。用于将超声速/高超声速气流减速增压，增加拉瓦尔喷管121的有效运行时间。

请参阅图4，图4为本发明实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10的气流总压调节件152的结构方法示意图。

该气流总压调节件152为包括相互连接的第一调节板1521和传动件1525，传动件1525连接于稳定管151，且能够带动第一调节板1521伸入或者退出稳定管151，传动件1525可以为电动驱动件也可以为单独的液压或者丝杆传动的结构，而第一调节板1521垂直于稳定管151的轴线方向设置，或者说其法线大致与稳定管151的轴线同向，且在第一调节板1521上行开设有多个通孔，这样一来，通过调节第一调节板1521于稳定管151内的高度，可以控制稳定管151的气流的流通面积，且利用气体的粘性耗散作用将气流压强衰减，从而实现对气流总压的控制，通过传动件1525的上下位置的调节可以实现气流总压的线性连续调节。

需要说明的是，在第一调节板1521的前后还依次设置有第二调节板1522和第三调节板1523，且第二调节板1522和第三调节板1523上均开设有多个通孔，并共同夹持第一调节板1521，以确保第一调节板1521在调节时的稳定性。

进一步地，气流总压调节件152和拉瓦尔喷管121分别位于稳定管151的两端部。为实现拉瓦尔喷管121的不同工况，需要调节拉瓦尔喷管121进气口1218气流总压与其出气口1217的气流背压的比例大小。可以通过调节喷管上游气流总压或调节其下游出气口1217的背压，或者两者同时调节来实现。但在实际测试中，拉瓦尔喷管121出气口1217具有复杂的激波、膨胀波等流动结构，而且，出气口1217流场背压在空间分布是不均匀的，不利于将出气口1217背压调节到指定值，另一方面，在超声速/高超声速风洞下游利用装置调节气流背压，极易导致风洞流场堵塞，流场不启动，即出气口1217无法建立超声速/高超声速流场。因此，在本实施例中，将气流总压调节件152设置于稳定管151远离拉瓦尔喷管121的一端该实验装置的气流总压调节，采用调节拉瓦尔喷管121上游的气流总压的方式，既能保证气流总压调节的均匀稳定性，又能保证气流总压背压比例关系的线性调节。

需要说明的是，在稳定管151远离拉瓦尔喷管121的一端还设置有入口阀153和过渡管155，过渡管155为截面逐渐减小的渐缩管，其口径较小的一端与稳定管151连接，另一端与入口阀153连接，以用于高压力气流实验运行状态，该入口阀153可以为蝶阀或者快速阀和截止阀组合的阀门组。

进一步地，稳定调节组件15还包括气流总压检测传感器156，该气流总压检测传感器156设置于稳定管151，且靠近拉瓦尔喷管121设置。该气流总压检测传感器156与主控制器40连接，并实时显示于显示装置30，可以将气流总压及其他数据和拉瓦尔喷管121的瞬时流动结构对应起来，方便学生对流动结构的理解。

可以理解的是，上述的主控制器40也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。主控制器40也可以是任何常规的处理器，如PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、单片机等。当然，主控制器40也可以是继电接触器控制系统，采用开关、继电器及按钮等控制电器的组合，实现接收信号，并做出线路的切换、开关及调节等功能。

在演示是，将纹影仪20等流动显示设备安装好，以进行拉瓦尔喷管121流场的显示，将气流总压调节件152置于最大位置，即第一调节板1521的位置使得流道面积做大，气流总压最高，以保证风洞更加容易启动，即建立超声速流场。实验开始时，开启入口阀153，风洞超声速/高超声速流场建立。在流场持续运行的过程中，通过传动件1525连续降低气流总压，并实时测量气流总压和拉瓦尔管出气口1217的背压，并将不同时刻流场结构与测量的气流总压和背压数据对应比较，以分析不同工况下拉瓦尔喷管121的真实流场结构，并与课本理论情况进行对比分析，增强实验教学的直观性，加深学员理解。

本发明第一实施例提供的拉瓦尔喷管演示装置10的工作原理是：

实验组件12包括喷管上型面1211、喷管下型面1213及两个透明观察板1216，两个透明观察板1216并列设置，且共同夹持相对设置的喷管上型面1211和喷管下型面1213，换言之，喷管上型面1211和喷管下型面1213均沿一个方向延伸设置，且相对应的设置于两个透明观察板1216之间，喷管上型面1211和喷管下型面1213均相对设有凸起曲面1215，或者说，喷管上型面1211和喷管下型面1213各自的位于它们两者之间的位置设有凸起曲面1215，进而，喷管上型面1211、喷管下型面1213以及两个透明观察板1216共同围成拉瓦尔喷管121，以便于由两侧的透明观察板1216查看拉瓦尔喷管121内的流动状况，纹影仪20可以设置于拉瓦尔喷管121的两侧，和透明观察板1216对应。而稳定调节组件15包括稳定管151和设置于稳定管151的气流总压调节件152，拉瓦尔喷管121的进气口1218与稳定管151连接，气流总压调节件152用于调节拉瓦尔喷管121的进气口1218的气流总压，进而实现调节调节拉瓦尔喷管121的进气口1218气流总压与拉瓦尔喷管121出气口1217气流背压的比例大小，以实现拉瓦尔喷管121的不同工况工作。

这样一来，通过设置于相对的两侧的透明观察板1216，以便于由两侧的透明观察板1216查看拉瓦尔喷管121内的流动状况，以实现对拉瓦尔喷管121内部流场的流动观察，还通过设置稳定管151的气流总压调节件152来实现拉瓦尔喷管121的不同工况，以便于观察不同工况下喷管内部及喷管出气口1217流动现象。

综上所述：

本发明实施例提供一种拉瓦尔喷管演示装置10，该装置具有能够直观地反映不同工况下拉瓦尔喷管121内的流动状况的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本发明也可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。并且，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，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拉瓦尔喷管的宽度。

4.根据权利要求3所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，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。

5.根据权利要求3所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，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。

6.根据权利要求5所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，所述实验组件还包括扩压段；

所述扩压段为渐扩管，且其口径较小的一端连接于所述气流出口，且沿所述拉瓦尔喷管的长度方向延伸。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，所述气流总压调节件包括相互连接的第一调节板和传动件；

所述传动件连接于所述稳定管，且能够带动所述第一调节板伸入或者退出所述稳定管，所述第一调节板垂直于所述稳定管的轴线方向设置，且开设有多个通孔。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，所述气流总压调节件和所述拉瓦尔喷管分别位于所述稳定管的两端部。

9.根据权利要求8所述的拉瓦尔喷管演示装置，其特征在于，所述稳定调节组件还包括气流总压检测传感器，所述气流总压检测传感器设置于所述稳定管，且靠近所述拉瓦尔喷管设置。

10.一种拉瓦尔喷管演示系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的拉瓦尔喷管演示装置。