1、第七章第七章 流速测量流速测量内容提要内容提要 皮托管测速 热线流速仪测速 激光多普勒流速仪测速第一节第一节 皮托管测速法皮托管测速法一、测速原理一、测速原理V2,p2z1z2V1,p1理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时，具有三种形式的能量：位势能、压力势能和动能，在流线上任何一处三者能量之和保持恒定。221112221122vgzpvgzprrrr+=+皮托管：12zz2212122211112202()ppvvvppv图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管的壁上开有小孔，就是静压孔。在测
2、量时，只要把皮托管对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压力 p0，而具有静压孔的外管感受静压力 p。pp0带半球形头部的标准皮托管带半球形头部的标准皮托管带锥形头部的标准皮托管带锥形头部的标准皮托管二、皮托管的分类二、皮托管的分类标准标准L L型：型：适用于普通一维流动，不适用于沿气适用于普通一维流动，不适用于沿气流方向速度急剧变化的地方。流方向速度急剧变化的地方。T T型动压管：型动压管：适用于含尘浓度高的管道，轴向尺适用于含尘浓度高的管道，轴向尺寸大，不适用于在轴向上速度变化较大的场合。寸大，不适用于在轴向上速度变化较大的场合。笛型动压管：笛型动压管：适用于测量大尺寸流道内的平
3、均动适用于测量大尺寸流道内的平均动压。压。二元测压管：二元测压管：适用于平面气流的测量适用于平面气流的测量三元测压管：三元测压管：适用于空间气流的测量适用于空间气流的测量T型皮托管型皮托管静压管静压管总压管总压管笛型皮托管笛型皮托管总压孔总压孔静压孔静压孔皮托管 测量依据：测量依据：不可压缩理想流体对某些规则形状物不可压缩理想流体对某些规则形状物体的绕流规律。体的绕流规律。测量内容：测量内容：流速的方向和大小流速的方向和大小 常用测压管：常用测压管：三管型测速管、三孔测速管三管型测速管、三孔测速管三、二维气流速度的测量三、二维气流速度的测量三管型测速管三管型测速管三孔测速管1 1、基本构造、基
4、本构造 三孔测速管三孔测速管2 2、三孔测速管感压探头的形状、三孔测速管感压探头的形状 三孔测速管感压探头的形状三孔测速管感压探头的形状 球形球形尖劈形尖劈形 普通圆柱型普通圆柱型 发散圆柱型发散圆柱型 聚合圆柱型聚合圆柱型 三孔测速管感压孔三孔测速管感压孔3 3、方向孔的开设原则、方向孔的开设原则两方向孔在同一平面内成直角，总压孔开两方向孔在同一平面内成直角，总压孔开设在两方向孔的角平分线上设在两方向孔的角平分线上。4 4、流速方向的判断、流速方向的判断转动法：当转动法：当p p1 1=p=p3 3时，证明方向孔时，证明方向孔2 2对准气对准气流方向。流方向。5 5、流速大小的确定、流速大小
5、的确定21ppvr-=三、皮托管的标定三、皮托管的标定1 1、标定系统、标定系统:稳流段稳流段总压管总压管收敛段收敛段静压孔静压孔被标定的皮被标定的皮托管托管ABh2 2、标定步骤：、标定步骤：按图示位置安装好被标定的皮托管，连接好测量管路；合理选择标定流速的范围，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值h和被标定皮托管的动压值h1整理数据，拟合成标定方程。第二节第二节 热线流速仪测速热线流速仪测速一、特点一、特点 探头尺寸小，响应快探头尺寸小，响应快 灵敏度高灵敏度高 对流场无干扰对流场无干扰 信号连续信号连续 不添加示踪粒子不添加示踪粒子 成本低，便于制造成本低，便于制造二、适用场合二、适
6、用场合 微风速微风速（冷库和空调房间）脉动速度脉动速度（内燃机燃烧室内的湍流强度）皮托管难以安装的场合皮托管难以安装的场合（压气机级间）三、基本构造三、基本构造 探头（热线探头和热膜探头）探头（热线探头和热膜探头）信号和数据处理系统信号和数据处理系统钨和铂钨和铂铬和铂铬和铂探头探头 热线几何尺寸比热膜小，响应频率高，但机热线几何尺寸比热膜小，响应频率高，但机械强度低，不适合在液体和带有颗粒的气流中工械强度低，不适合在液体和带有颗粒的气流中工作。热膜制造工艺复杂，价格昂贵。作。热膜制造工艺复杂，价格昂贵。四、工作原理四、工作原理 热平衡原理热平衡原理 加热的金属丝由温度升高所产生的热量等于流加热
7、的金属丝由温度升高所产生的热量等于流体所带走的热量体所带走的热量。若通过热线的电流为若通过热线的电流为I,I,热线的电阻为热线的电阻为R,R,热线所热线所产生的热量为：产生的热量为：热线所散失的热量：热线所散失的热量：热平衡得：热平衡得：21()()nWWfQI RabvTT=+-2()WfQhF TT=-12QQ=(,)(,)WWvf I Tvf I R=或五、工作方式五、工作方式恒流式恒流式恒温式恒温式空调风道内的风速测量空调风道内的风速测量第三节第三节 激光多普勒流速仪测速激光多普勒流速仪测速多普勒效应多普勒效应 19世纪德国物理学家多普勒发现的声学效应，是世纪德国物理学家多普勒发现的声
8、学效应，是指在声源和接收器之间存在着相对运动时，接受指在声源和接收器之间存在着相对运动时，接受器收到的声音频率不等于声源所发出声音的频率器收到的声音频率不等于声源所发出声音的频率。声音的多普勒效应可由高速行驶火车的声调变化声音的多普勒效应可由高速行驶火车的声调变化而觉察。而觉察。1925年，爱因斯坦提出了光学多普勒效应。当年，爱因斯坦提出了光学多普勒效应。当光源和光接受器之间存在相对运动时，接收到光源和光接受器之间存在相对运动时，接收到的光波频率与光源所发出光波频率存在偏移，的光波频率与光源所发出光波频率存在偏移，偏移的大小与相对速度成正比。偏移的大小与相对速度成正比。光学多普勒效应光学多普勒
9、效应一、特点一、特点 对流场无干扰 输出特性线性好，无需标定 精度不受流体特性及环境参数的影响 分辨率高，响应快 测速范围广 测量方向性稳定 可测量逆流中的湍流速度优点优点 被测流体要有一定透明度管道要有透明窗口 测纯净水或空气时要掺入适当散射粒子 流速高时要求提高激光输出功率信号处理难 价格贵 使用时有一定防震要求光学系统与管道无相对运动缺点缺点二、工作原理二、工作原理 光源和光接受器均固定，而在流体中加入光源和光接受器均固定，而在流体中加入能够随流体一起流动的失踪粒子，由于微粒对入能够随流体一起流动的失踪粒子，由于微粒对入射光的散射作用，当它接受入射光的照射后，会射光的散射作用，当它接受入
10、射光的照射后，会将这一入射光散射，固定的光接受器接收到的散将这一入射光散射，固定的光接受器接收到的散射光频率与光源发出的光频率存在偏移，偏移量射光频率与光源发出的光频率存在偏移，偏移量的大小取决于微粒的运行速度。的大小取决于微粒的运行速度。三、测速原理示意图三、测速原理示意图2sin2inDvflq=基本表达式基本表达式典型多普勒测速仪系统构成图典型多普勒测速仪系统构成图四、散射微粒的基本特性四、散射微粒的基本特性能够很好的跟随流体的运动能够很好的跟随流体的运动具有高的散射效率具有高的散射效率具有良好的物理化学性质具有良好的物理化学性质 辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产辐射的波长因为光
11、源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高变得较短，频率变得较高 (蓝移）。在运动的蓝移）。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低频率变得较低 (红移）。波源的速度越高，所红移）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红产生的效应越大。根据光波红 /蓝移的程度，蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。所可以计算出波源循着观测方向运动的速度。所有波动现象有波动现象 (包括光波包括光波)都存在多普勒效应。都存在多普勒效应。多普勒效应的另一种
12、解释多普勒效应的另一种解释 多普勒测速仪的工作原理是利用相对运动的物体频率的变化。电磁波的传播同样有多普勒特性。当一个发出固定频率的波的物体，相对于观察地点有相对运动时，在观察地点收到的频率随着它们的相对速度而变化即当物体向着观察点接近时，波长就变短，物体向着观察点接近时，波长就变短，频率就变高；而远离观察点时，波长就变长，频率就频率就变高；而远离观察点时，波长就变长，频率就变低变低,这样通过频率的变化就能计算出卫星的高度、速度和方位。若用此法连续测量，就可得到精确的卫星实际轨道数据琳琅满目的商品，绚丽多彩的店铺，我该如何琳琅满目的商品，绚丽多彩的店铺，我该如何选购？淘宝名店集锦让你省时省力又
13、省心选购？淘宝名店集锦让你省时省力又省心！韩版女装瑞丽依佳人韩版女装瑞丽依佳人 2010最新款韩版服饰精品最新款韩版服饰精品http:/ 日韩日韩/欧美时尚欧美时尚/淑女雪纺淑女雪纺/韩版热卖平价专韩版热卖平价专卖店卖店http:/ 眼霜眼霜 面膜面膜 精油精油 护肤护肤 化妆品化妆品 流行服饰流行服饰 美肤美妆美肤美妆 珠宝饰珠宝饰品品http:/ 康柏斯康柏斯 摄像机摄像机 数码相机数码相机 一站式金牌服务店一站式金牌服务店http:/ 中关村数码梦苑中关村数码梦苑http:/ 灵芝孢子粉灵芝孢子粉 冬虫夏草冬虫夏草 乳清蛋白粉乳清蛋白粉 天然草天然草本本http:/ 光威法莱瑞元渔猎人瑞翔光威法莱瑞元渔猎人瑞翔http:/ 小叶子妈咪屋小叶子妈咪屋日本韩国孕妇日本韩国孕妇装装http:/ 纳纳 斯斯 世纪商城世纪商城厂家授权厂家授权韩版女装韩版女装http:/
