热能与动力工程测试技术-第2版-教学课件-严兆大-主编-第七章-流-速-测-量

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或者直接输入下面地址：在线教务辅导网：http://www.shangfuwang07236-07A第七章流速测量第一节皮托管测速技术

第二节热线(热膜)测速技术

第三节激光多普勒测速技术

第四节粒子图像测速技术07236-07A第七章流速测量第一节皮托管测速技07236-07A第一节皮托管测速技术一、基本构造和测速原理

二、二维气流速度的测量

三、皮托管的标定07236-07A第一节皮托管测速技术一、基本构造和测速原07236-07A一、基本构造和测速原理图7-1直角形(L形)皮托管

a)带半球形头部的标准皮托管b)带锥形头部的皮托管

—总压p—静压d—皮托管头部直径07236-07A一、基本构造和测速原理图7-1直角形(L07236-07A一、基本构造和测速原理图7-2笛形皮托管07236-07A一、基本构造和测速原理图7-2笛形皮托管07236-07A一、基本构造和测速原理图7-3测量高含尘量气流的皮托管

a)吸气式b)遮板式c)靠背式07236-07A一、基本构造和测速原理图7-3测量高含尘07236-07A二、二维气流速度的测量图7-4球形三孔测速管构造

1—赤道面2—子午面3—三孔感压球形探头4—接管5—干管6—传压管

7—分度盘8—指针9—锁紧螺钉10—键槽11—接嘴07236-07A二、二维气流速度的测量图7-4球形三孔测07236-07A二、二维气流速度的测量图7-5三孔测速管感压探头的形状

a)球形b)尖劈形c)普通圆柱形d)发散圆柱形e)聚合圆柱形07236-07A二、二维气流速度的测量图7-5三孔测速管07236-07A三、皮托管的标定1)将被标定的皮托管5按图7-7所示的位置进行安装，安装时要保证皮托管的总压孔轴线对准校准风洞的轴线，然后连接好测量管路。

2)合理选择标定流速范围，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值Δh和被标定皮托管的动压值Δh1。

3)整理记录数据，或拟合成标定方程，或绘制成标定曲线，以备查用。07236-07A三、皮托管的标定1)将被标定的皮托管5按07236-07A三、皮托管的标定图7-7射流式校准风洞测量系统

1—稳流段2—总压管3—收敛器4—静压测孔

5—被标定的皮托管6、7—微压计07236-07A三、皮托管的标定图7-7射流式校准风洞测07236-07A第二节热线(热膜)测速技术一、热线风速仪的基本构造

二、热线风速仪的工作原理07236-07A第二节热线(热膜)测速技术一、热线风速仪07236-07A一、热线风速仪的基本构造图7-8热线探头

a)一元热线探头b)热膜探头c)三元热线探头07236-07A一、热线风速仪的基本构造图7-8热线探头07236-07A二、热线风速仪的工作原理1.恒流式

2.恒温(恒电阻)式07236-07A二、热线风速仪的工作原理1.恒流式

2.恒07236-07A1.恒流式图7-9热线风速仪工作原理图

a)恒流式b)恒温(恒电阻)式07236-07A1.恒流式图7-9热线风速仪工作原理图

07236-07A2.恒温(恒电阻)式在热线风速仪工作过程中，通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变，这样就可以根据电压值的变化，测出热线电流的变化，进而计算流速。07236-07A2.恒温(恒电阻)式在热线风速仪工作过程中07236-07A第三节激光多普勒测速技术1)对流场无干扰。

2)输出特性的直线性相当好，不必进行标定。

3)除流体折射率外，测量精度不受其他物理参数的影响。

4)空间分辨率高、无惯性，因而频响特性好。

5)测速范围广，可以从10-3mm/s级的低速到超声速。

6)测量方向特性稳定。

7)可以测量逆流现象中循环流的湍流速度成分。

一、激光多普勒测速原理

二、测量多普勒频移的基本光路系统07236-07A第三节激光多普勒测速技术1)对流场无干07236-07A第三节激光多普勒测速技术三、流速方向的判断

四、多维流速的测量

五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒07236-07A第三节激光多普勒测速技术三、流速方向的判07236-07A一、激光多普勒测速原理图7-10激光多普勒效应测量流速的原理示意图07236-07A一、激光多普勒测速原理图7-10激光多普07236-07A一、激光多普勒测速原理07236-07A一、激光多普勒测速原理07236-07A二、测量多普勒频移的基本光路系统1.参考光束系统

2.单光束系统

3.双光束系统07236-07A二、测量多普勒频移的基本光路系统1.参考光07236-07A1.参考光束系统图7-11参考光束系统光路示意图

LS—激光器S—分光镜M─反射镜—透镜P—运动的微粒

N—光阑—透镜PD—光电检测器07236-07A1.参考光束系统图7-11参考光束系统光07236-07A2.单光束系统图7-12单光束系统光路示意图

LS—激光器P—运动的微粒L—透镜S—分光镜

M─反射镜PD—光电检测器07236-07A2.单光束系统图7-12单光束系统光路示07236-07A3.双光束系统图7-13双光束系统光路示意图

LS—激光器S—分光镜M─反射镜—透镜P—运动

的微粒N—光阑—透镜PD—光电检测器07236-07A3.双光束系统图7-13双光束系统光路示07236-07A三、流速方向的判断图7-14带有频移装置的双光束光路系统

LS—激光器S—分光镜M─反射镜、—声光器件

D—驱动源L—透镜P—运动的微粒PMT—光电倍增管

FT—频率跟踪装置07236-07A三、流速方向的判断图7-14带有频移装置07236-07A三、流速方向的判断图7-15存在移动干涉条纹的测量区07236-07A三、流速方向的判断图7-15存在移动干涉07236-07A四、多维流速的测量图7-16二维参考光束系统光路

LS—激光器S—分光镜M─反射镜L—透镜

P—运动的微粒P、P—光电检测器07236-07A四、多维流速的测量图7-16二维参考光束07236-07A五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒1.激光器

2.散射微粒07236-07A五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒1.激07236-07A1.激光器激光多普勒测速仪所采用的激光器主要有两种：氦氖激光器(波长6328×10-10m)和氩离子激光器(波长4880×10-10m或5145×10-10m)，其中使用最多的是氦氖激光器。07236-07A1.激光器激光多普勒测速仪所采用的激光器主07236-07A2.散射微粒表7-2各种被测流体适用的散射微粒07236-07A2.散射微粒表7-2各种被测流体适用的散07236-07A第四节粒子图像测速技术一、粒子图像测速(PIV)原理

二、粒子图像测速(PIV)信号处理

三、粒子图像测速(PIV)技术的应用和发展07236-07A第四节粒子图像测速技术一、粒子图像测速(07236-07A一、粒子图像测速(PIV)原理1.PIV基本原理

2.PIV系统组成07236-07A一、粒子图像测速(PIV)原理1.PIV基07236-07A1.PIV基本原理图7-17粒子图像测速原理07236-07A1.PIV基本原理图7-17粒子图像测速07236-07A2.PIV系统组成图7-18PIV系统的基本组成07236-07A2.PIV系统组成图7-18PIV系统的07236-07A二、粒子图像测速(PIV)信号处理从粒子图像中提取速度信息要解决的关键问题是粒子对的关系分析和位移方向的判断。07236-07A二、粒子图像测速(PIV)信号处理从粒子图07236-07A三、粒子图像测速(PIV)技术的应用和发展(1)假设空气可压缩

(2)假设空气不可压缩07236-07A三、粒子图像测速(PIV)技术的应用和发展07236-07A三、粒子图像测速(PIV)技术的应用和发展图7-19内燃机缸内流动PIV测量系统07236-07A三、粒子图像测速(PIV)技术的应用和发展在线教务辅导网：教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187

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第二节热线(热膜)测速技术

第三节激光多普勒测速技术

第四节粒子图像测速技术07236-07A第七章流速测量第一节皮托管测速技07236-07A第一节皮托管测速技术一、基本构造和测速原理

二、二维气流速度的测量

三、皮托管的标定07236-07A第一节皮托管测速技术一、基本构造和测速原07236-07A一、基本构造和测速原理图7-1直角形(L形)皮托管

a)带半球形头部的标准皮托管b)带锥形头部的皮托管

—总压p—静压d—皮托管头部直径07236-07A一、基本构造和测速原理图7-1直角形(L07236-07A一、基本构造和测速原理图7-2笛形皮托管07236-07A一、基本构造和测速原理图7-2笛形皮托管07236-07A一、基本构造和测速原理图7-3测量高含尘量气流的皮托管

a)吸气式b)遮板式c)靠背式07236-07A一、基本构造和测速原理图7-3测量高含尘07236-07A二、二维气流速度的测量图7-4球形三孔测速管构造

1—赤道面2—子午面3—三孔感压球形探头4—接管5—干管6—传压管

7—分度盘8—指针9—锁紧螺钉10—键槽11—接嘴07236-07A二、二维气流速度的测量图7-4球形三孔测07236-07A二、二维气流速度的测量图7-5三孔测速管感压探头的形状

a)球形b)尖劈形c)普通圆柱形d)发散圆柱形e)聚合圆柱形07236-07A二、二维气流速度的测量图7-5三孔测速管07236-07A三、皮托管的标定1)将被标定的皮托管5按图7-7所示的位置进行安装，安装时要保证皮托管的总压孔轴线对准校准风洞的轴线，然后连接好测量管路。

2)合理选择标定流速范围，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值Δh和被标定皮托管的动压值Δh1。

3)整理记录数据，或拟合成标定方程，或绘制成标定曲线，以备查用。07236-07A三、皮托管的标定1)将被标定的皮托管5按07236-07A三、皮托管的标定图7-7射流式校准风洞测量系统

1—稳流段2—总压管3—收敛器4—静压测孔

5—被标定的皮托管6、7—微压计07236-07A三、皮托管的标定图7-7射流式校准风洞测07236-07A第二节热线(热膜)测速技术一、热线风速仪的基本构造

二、热线风速仪的工作原理07236-07A第二节热线(热膜)测速技术一、热线风速仪07236-07A一、热线风速仪的基本构造图7-8热线探头

a)一元热线探头b)热膜探头c)三元热线探头07236-07A一、热线风速仪的基本构造图7-8热线探头07236-07A二、热线风速仪的工作原理1.恒流式

2.恒温(恒电阻)式07236-07A二、热线风速仪的工作原理1.恒流式

2.恒07236-07A1.恒流式图7-9热线风速仪工作原理图

a)恒流式b)恒温(恒电阻)式07236-07A1.恒流式图7-9热线风速仪工作原理图

07236-07A2.恒温(恒电阻)式在热线风速仪工作过程中，通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变，这样就可以根据电压值的变化，测出热线电流的变化，进而计算流速。07236-07A2.恒温(恒电阻)式在热线风速仪工作过程中07236-07A第三节激光多普勒测速技术1)对流场无干扰。

2)输出特性的直线性相当好，不必进行标定。

3)除流体折射率外，测量精度不受其他物理参数的影响。

4)空间分辨率高、无惯性，因而频响特性好。

5)测速范围广，可以从10-3mm/s级的低速到超声速。

6)测量方向特性稳定。

7)可以测量逆流现象中循环流的湍流速度成分。

一、激光多普勒测速原理

二、测量多普勒频移的基本光路系统07236-07A第三节激光多普勒测速技术1)对流场无干07236-07A第三节激光多普勒测速技术三、流速方向的判断

四、多维流速的测量

五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒07236-07A第三节激光多普勒测速技术三、流速方向的判07236-07A一、激光多普勒测速原理图7-10激光多普勒效应测量流速的原理示意图07236-07A一、激光多普勒测速原理图7-10激光多普07236-07A一、激光多普勒测速原理07236-07A一、激光多普勒测速原理07236-07A二、测量多普勒频移的基本光路系统1.参考光束系统

2.单光束系统

3.双光束系统07236-07A二、测量多普勒频移的基本光路系统1.参考光07236-07A1.参考光束系统图7-11参考光束系统光路示意图

LS—激光器S—分光镜M─反射镜—透镜P—运动的微粒

N—光阑—透镜PD—光电检测器07236-07A1.参考光束系统图7-11参考光束系统光07236-07A2.单光束系统图7-12单光束系统光路示意图

LS—激光器P—运动的微粒L—透镜S—分光镜

M─反射镜PD—光电检测器07236-07A2.单光束系统图7-12单光束系统光路示07236-07A3.双光束系统图7-13双光束系统光路示意图

LS—激光器S—分光镜M─反射镜—透镜P—运动

的微粒N—光阑—透镜PD—光电检测器07236-07A3.双光束系统图7-13双光束系统光路示07236-07A三、流速方向的判断图7-14带有频移装置的双光束光路系统

LS—激光器S—分光镜M─反射镜、—声光器件

D—驱动源L—透镜P—运动的微粒PMT—光电倍增管

FT—频率跟踪装置07236-07A三、流速方向的判断图7-14带有频移装置07236-07A三、流速方向的判断图7-15存在移动干涉条纹的测量区07236-07A三、流速方向的判断图7-15存在移动干涉07236-07A四、多维流速的测量图7-16二维参考光束系统光路

LS—激光器S—分光镜M─反射镜L—透镜

P—运动的微粒P、P—光电检测器07236-07A四、多维流速的测量图7-16二维参考光束07236-07A五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒1.激光器

2.散射微粒07236-07A五、多普勒测速系统的激光器和散射微粒1.激07236-07A1.激光器激光多普勒测速仪所采用的激光器主要有两种：氦氖激光器(波长6328×10-10m)和氩离子