第6章气流速度测量2010

第6章气流速度测量,动力机械测试技术,第6章气流速度测量,本章学习要求：,1.了解气流速度测量技术2.掌握测压管测速3.知道热线、热膜测速技术。,动力机械测试技术,动力机械测试技术,第6章气流速度测量,概述,我们把没有粘性的流体称为理想流体理想不可压缩流体的伯努利方程（能量方程）(BenoullisEquation),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。,可压缩气体等熵流动的伯努利方程,概述,不可压缩气体稳定流动的伯努利方程,其中,不可压缩理想流体绕流无限长圆柱体,概述,其中,概述,不可压缩理想流体绕流球体,其中,6.1测压管与测速技术,6.1.1气流速度测量,测量气流速率就是测量气体速度的大小。,1、气体速度低，不考虑其可压缩性,式中：,2、气体速度高，考虑其可压缩性,6.1测压管与测速技术,式中：,可得：,或：,6.1测压管与测速技术,级数展开：,即,1）在Ma低时，为什么不考虑压缩性？,毕托管,1.总压,2.静压,3.动压,标准动压管，或称毕托管。,1、L型动压管；2、T型动压管；3、笛形动压管。,分类：,1、L型动压管；,L型动压管,L型动压管,式中：,当考虑到气体的压缩效应时，应为：,.L型动压管不适合用于沿气流方向速度急剧变化的地方。,L型动压管,分别采用总压管和静压管测得流体的总压和静压，然后利用公式计算得到流体速度。缺点：不能同时测得某一点的流体的总压和静压。,L型动压管,2、T型动压管,T型动压管,3、笛形动压管,笛形动压管,主要用于测量大尺寸流道内的平均动压，以得到平均流速。,6.1.2平面气流的测量,平面气流的测量,两个因素：大小、方向。,方向管或复合管,为了准确测出气流的方向，要求方向管或复合管对气流方向的变化尽量敏感。,1、三孔圆柱型复合测压管,三孔圆柱型复合测压管,三孔圆柱型复合测压管,方向特性,总压特性,速度特性,式中：,特性曲线,特性曲线,(2)Ma0.3时,(1)Ma0.3时,2.三管型复合测压管,3.楔型测压管,（1）优点,（2）缺点：气流Ma数小时灵敏度较低。,4.两管型方向管,图两管型方向管,5.二元复合测压管的使用,（1）对向测量,（2）不对向测量,(p1=p3),优点和缺点,优点和缺点,6.1.3空间气流的测量,1.三元测压管,测量空间流动速度的大小和方向及流体的压力，常用球形五孔三元测压管、管束形五孔三元测压管和楔形五孔三元测压管。,1.球型五孔测压管,6.2热线、热膜风速仪,热线、热膜风速仪,测压管测量气体速度的缺点？,动态测量！,热线风速仪是利用被加热的金属丝的热量损失来测量气体流速的。,散热率法测量流速的原理，是将发热的测速传感器置于被测流体中，利用发热的测速传感器的散热率与流体流速成比例的特点，通过测定传感器的散热率来获得流体的流速。,6.2.1工作原理与热线方程,1.基本原理,在热平衡条件下，Q1=Q2,(1)恒流工作方式,(2)恒温/恒阻工作方式,(3)恒加热工作方式,2.热线方程,式中：,式中：,式中：,流体速度是流过热线的电流和热线电阻（热线温度）的函数,式中：,（624）,式中：,(2)恒温/恒阻型热线风速仪如果在热线工作过程中，始终保持热线的温度tw不变，则可通过测得流经热线的电流值来确定流体的速度。这种形式的风速仪叫恒温型热线风速仪或恒电阻型热线风速仪。由于热线的温度不变，所以其电阻值也不变，这时加热电流随流体的速度而变化。,(1)恒流型热线风速仪在热线工作过程中，人为地用一恒值电流对热线加热，即I为常数。由于流体对热线的对流冷却，且冷却能力随着流速的增大而加强。当流速呈稳态时，则可根据热线电阻值的大小（即热线的温度高低）确定流体的速度。,(1)恒流型热线风速仪,没有对热线的热惯性找到简单易行的补偿方法，这种方式很少用于流速测量,(2)恒温型热线风速仪,（金氏定理）,答：1）测量气体的紊流度；，线性化后的电压脉动分量的均方根电压表测量；线性化后的电压平均值，可以用直流数字电表测量；2）研究尾迹波形；3）可测量风速。模拟法：给热线风速仪测量电桥方波信号（相当于风速变化），使电桥不平衡，记录其输出，直到电桥重新平衡。在输出曲线0.63h处的时间即为热线风速仪的时间常数t。系统的截止频率为,作业1：,1.利用热线风速仪可以测量气流哪些物理量？其测量原理是什么？并说明如何获取热线风速仪的时间常数t,作业2：,2.3.05m/s的流速在一直径为25.4mm的管道中流动，如果水流中放入一直径为12.7mm的总压静压管，试问流速指示为多少？总压与静压差为多少？,解：,1）由,可得:,2）由,可