第7章流速测量优秀课件.ppt
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1、第7章流速测量第1页,本讲稿共51页第第1节节 皮托管测速技术皮托管测速技术1 基本构造与基本原理基本构造与基本原理2 二维气流速度的测量二维气流速度的测量第2页,本讲稿共51页测量气流总压和静压以确定气流速度的一种测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置。皮托管的构造如图管状装置。皮托管的构造如图1 基本构造与基本原理基本构造与基本原理第3页,本讲稿共51页测速时头部对准来流,总压孔感受测速时头部对准来流,总压孔感受来流总压来流总压p0,经内管传送至压力计。,经内管传送至压力计。头部头部为半为半球形球形后为一双层套管后为一双层套管皮托管头部迎流方皮托管头部迎流方向开有一个小孔向开有一个
2、小孔A,称为,称为总压孔总压孔第4页,本讲稿共51页在距头部一定距离处开有若干垂直于流体流在距头部一定距离处开有若干垂直于流体流向的向的静压孔静压孔B,感受来流静压,感受来流静压p,经外套管也,经外套管也传至压力计。传至压力计。第5页,本讲稿共51页 对于不可压缩流动,根据伯努利方程,流体对于不可压缩流动,根据伯努利方程,流体参数在同一流线上有如下关系:参数在同一流线上有如下关系:得流速为:得流速为:p0为总压,为总压,p为静压,为静压,为气流密度,为气流密度,V为流为流速速第6页,本讲稿共51页1.1 皮托管的校准系数皮托管的校准系数考虑到总压和静压的测量误差,利用上式计算流考虑到总压和静压
3、的测量误差,利用上式计算流速时应作修正,引入皮托管的校准系数速时应作修正,引入皮托管的校准系数:校校准准第7页,本讲稿共51页 当气体流动的马赫数大于当气体流动的马赫数大于0.3时,需要考虑时,需要考虑气体的压缩性效应,用下式进行修正:气体的压缩性效应,用下式进行修正:1.2 考虑气体的压缩性修正系数考虑气体的压缩性修正系数修修正正为气体的压缩为气体的压缩性修正系数性修正系数第8页,本讲稿共51页2 二维气流速度的测量二维气流速度的测量三孔测速管是在圆三孔测速管是在圆柱体的同一横截面柱体的同一横截面的表面上开有三个的表面上开有三个感压孔感压孔,各自用传各自用传压管将压强引至测压管将压强引至测压
4、计上压计上,测得三孔测得三孔的压强的压强,即可测量。即可测量。第9页,本讲稿共51页两个方向孔的压力两个方向孔的压力P1、P3分别为:分别为:设两个方向孔设两个方向孔的夹角为的夹角为2气体流动方向与气体流动方向与其角平分线的偏其角平分线的偏离角为离角为第10页,本讲稿共51页P为静压为静压两个方向孔的压力差为两个方向孔的压力差为:第11页,本讲稿共51页若要使若要使P1-P3出现最大值,可以对上式关于出现最大值,可以对上式关于偏导偏导.并令并令第12页,本讲稿共51页若要使若要使P1-P3出现最大值,出现最大值,应使应使COS2=0。即即2=90,也就是,也就是两个两个方向孔在同一平面内呈方向
5、孔在同一平面内呈直角分布。直角分布。第13页,本讲稿共51页三孔测速管探头上三孔测速管探头上的的感压孔布置感压孔布置为:为:两个方向孔在同一两个方向孔在同一平面内呈直角分布,平面内呈直角分布,总压孔开设在两个总压孔开设在两个方向孔的角平分线方向孔的角平分线上。上。第14页,本讲稿共51页 实际测量时,实际测量时,将探头插入气流中,慢慢转动干将探头插入气流中,慢慢转动干管,直到两个方向孔所感受到的压力相等。这时,管,直到两个方向孔所感受到的压力相等。这时,气流方向与总压孔的轴线平行,总压孔的压力就气流方向与总压孔的轴线平行,总压孔的压力就是总压。有是总压。有:第15页,本讲稿共51页第16页,本
6、讲稿共51页第第2节节 热线测速技术热线测速技术1 热线风速仪的工作原理热线风速仪的工作原理2 热线流速仪的两种形式热线流速仪的两种形式 恒流式恒流式和和恒温式恒温式第17页,本讲稿共51页将一根通电加热的细将一根通电加热的细金属丝(称热线)金属丝(称热线)置于气流中,热线置于气流中,热线在气流中的散热量在气流中的散热量与流速有关,而散与流速有关,而散热量导致热线温度热量导致热线温度变化而引起电阻变变化而引起电阻变化,流速信号即转化,流速信号即转变成电信号。变成电信号。1 热线风速仪的工作原理热线风速仪的工作原理第18页,本讲稿共51页在分析敏感元件的基本工作原理时,以热线为在分析敏感元件的基
7、本工作原理时,以热线为模型,对热膜可以做同样的分析。模型,对热膜可以做同样的分析。热敏元件是利用热平衡原理来测量流体速度热敏元件是利用热平衡原理来测量流体速度的工作时,通过热线的电流为的工作时,通过热线的电流为I,热线的,热线的电阻为电阻为RW,相应的热线温度为,相应的热线温度为TW。则热。则热线产生的焦耳热为线产生的焦耳热为I2RW。第19页,本讲稿共51页在热平衡条件下,热线的换热过程基本上在热平衡条件下,热线的换热过程基本上是一个强迫对流换热过程,热线产生的是一个强迫对流换热过程,热线产生的焦耳热损失了:焦耳热损失了:h为热线与被测流体之间的对流传热系数,为热线与被测流体之间的对流传热系
8、数,F为热线的换热面积,为热线的换热面积,Tf被测流体的温度被测流体的温度第20页,本讲稿共51页简简化:化:a,b,n为有关常数为有关常数热线的电阻热线的电阻RW与温度与温度TW是一一对应的,是一一对应的,在流体温度在流体温度Tf一定的条件下,流体的流速一定的条件下,流体的流速V仅仅是热线电流仅仅是热线电流I和热线温度(或电阻)和热线温度(或电阻)的函数,的函数,第21页,本讲稿共51页只要固定一个变量,流速就成为另一个变只要固定一个变量,流速就成为另一个变量的单值函数,热线流速仪有两种形式:量的单值函数,热线流速仪有两种形式:恒流式恒流式和和恒温式恒温式。进一步进一步简化:简化:第22页,
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