毕托管测速实验.doc

毕托管测速实验一、目的和要求1通过对管嘴淹没出流的点流速和点流速系数的测量，掌握用Pitot管测量点流速的技能；2了解Prandtl型Pitot管的构造和实用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。二、实验原理根据Bernoulli方程，Pitot管所测点的速度表达式为： 其中，uPitot管测点的流速；cPitot管的校正系数，取c=1.0（一般c=11）；hPitot管的总水头与静压水头差。又根据Bernoulli方程，从孔口出流计算测点的速度表达式为： 其中，u测点的速度，由Pitot管测定； H管嘴的作用水头，由测压管1和2号管的水位差确定；测点流速系数，上两式相比可得： （一般=0.9961）三、实验装置1实验装置如图1所示 图1 毕托管实验装置图1 自循环供水器；2实验台；3可控硅无级调速器；4水位调节阀；5恒压水箱；6管嘴；7毕托管；8尾水箱与导轨；9测压管；10测压计；11滑动测量尺；12上回水管 2装置使用说明a Pitot管7在导轨8上可以上下、左右移动，调整测点的位置；b测压管9，其中1和2号管用以测量高、低水箱水位差，3和4号管用以测量Pitot管的总水头和静水头；c.水位调节阀用以改变测点流速的大小；四、实验步骤1准备 a熟悉实验装置各部分名称和作用,分解Pitot管，搞清其构造和原理；b用医塑管将高、低水箱的测压点分别与测压管9中的1和2号管相连通；c将Pitot管对准管嘴，距离管嘴出口处约23cm（轴向偏差小于10度），上紧固定螺丝；d记录有关常数； 2开启水泵 顺时针打开调速器开关3，将供水流量调节到最大； 3排气 待上、下游水箱溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸，排除Pitot管及各连通管中的气体。用静水匣罩住Pitot管，使之处于静水中，检查测压管3和4号的液面是否平齐，如不齐，必须重新排气；如果测压管的1和2号的液面分别与上下游水箱液面不齐，同样必须重新排气。 4记录 待测压管液面静止后，移动滑尺11，测量并记录各测压管液面的高度，填入表1； 5改变流量 打开和关闭调节阀4，并相应调节调速器3，使水箱溢流量适中，重复步骤4；（在此，共可获得三个不同的流量）； 6观察实验： a流量不变，分别沿垂向和纵向移动Pitot管，改变测点位置，观察管嘴淹没射流的速度分布；b在有压管道的流速测量中，当管道直径与Pitot管直径之比小于610时，误差大于25%，不宜使用。试将Pitot管头部伸入到管嘴中，予以验证；7实验结束时，按步骤3的方法检查Pitot管比压计的液面是否平齐。五、实验结果与计算实验台号 c=1.0k=44.27cm0.5/s表5-1 实验记录表格实验次数上、下游水位计毕托管测压计测点流速(cm/s)测点流速系数h1(cm)h2(cm)DH(cm)h1(cm)h2(cm)Dh(cm)六、实验分析与讨论1利用测压管测量点的压强时，为什么要排气?怎样检验排净与否?2Pitot管的动压头h和上下游水位差H之间的大小关系怎样?为什么?3对于实际的粘性流体，流速系数 1，说明了什么?4如果用激光测速仪检测出距孔口23cm处的流速，可得本实验的点流速系数为0.996。据此，如何确定Pitot管的修正系数c?且以最大流量为例，计算本实验Pitot管的精度? 七、参考资料：1. 流体力学实验王英 谢晓晴 李海英主编 中南大学出版社2. 流体力学实验计数陈克诚 浙江大学出版社3. 实验流体力学朱仁庆 杨松林 杨大明编著 国防工业出版社4. 应用流体力学实验毛根海 高等教育出版社5. 奇妙的运动流体力学科学毛根海 浙江大学出版社有关Pitot管的介绍Pitot管测速原理是能量守衡定律，其测速范围为0.022m/s。Pitot管经长期应用，不断改进，已十分完善。具有结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好等优点。因而被广泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）。光、声、电的测速技术及相关仪器，虽具有瞬时性，灵敏精度高以及自动化记录等优点，有些优点Pitot管是无法达到的，但是往往因其机构复杂，使用约束条件多及价格昂贵等因素，从而在应用上受到限制。尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失真，或者随使用时间的长短，环境温度的改变是否漂移等，难以直观判断。致