风速管标定实验

PAGE3NUMPAGES4PAGE3《风速管标定实验》实验指导书空气动力学与风洞实验室2007年6月

风速管标定实验一．实验目的及要求：通过对风速管的校测实验掌握毕托管测速的基本原理，以及风速管的基本结构。了解校测工作的基本步骤、方法和掌握应用误差理论进行数据处理的方法(例如，偶然误差、系统误差的特性及其处理方法)。二．风速管测速原理及其标定：1．风速管结构及测速原理：风速管亦称毕托管，图1-1是毕托管的结构简化原理图。由图中可以看到，在毕托管头部的顶端，迎着来流开有一个小孔M，称为总压孔。在毕托管头部靠下游的地方，环绕管壁的侧面又开了多个小孔N，称为静压孔。小孔M和小孔N分别通过两条互不相通的管路与微差压计的两端相连。这两条通路中的流体虽然都处于静止状态，但它们传到微差压计两端的压力是不相等的。微差压计中将出现压差指示，如图1-1中U形管内的液位高差△H所示。假设U形管内的液体重度为，则气流的动压P0—P=△H。根据理想不可压缩流体的伯努利方程有以下关系式：（1-1）式中ρ是流体的密度。由此得（1-2）这就是毕托管测速的理论公式。2．风速管的标定：一只风速管尽管经过精心设计和制造，但仍有一些难于避免的因素影响风速管测得准确的动压值。因为总压严格说应是驻点处的压力，而总压孔占有一定面积，所以测出的总压是驻点附近的平均总压。另外静压孔附近的流体压力要受到测速管前端和杆柄的影响，亦难测准。因此对于精确测量来说，一只毕托管在使用之前，需要经过标定（校正）。通常引入标定系数，标定后的关系式如下：根据风速管的理论公式，则式（1-1）和（1-2）可写为：（1-3）式中：——流体的密度；——毕托管标定系数，数值接近1。三．实验方法：本实验是采用对比法来标定风速管，就是将一已知值的标准风速管与待标定风速管同置于一流场中，进行对比测速算出待校风速管的标定系数c。待校风速管的速度计算式为：（1-4）使式（1-3）和式（1-4）相等，得（1-5）四．实验设备：D-1开口式风洞、标准风速管和标准普朗特微压计、待标定风速管和普朗特微压计。在风洞实验段，分别把已知值的标准风速管和待校风速管装在实验段的射流核心区。标准风速管和待校风速管分别与普朗特微压计相连。五．实验步骤：安装风速管，使标准风速管和待校风速管都准确地对准来流方向，并使处于实验段的同一截面上。分别读取标准风速管和待校风速管所连接的普朗特微压计的初读数。通过微压计的反射镜看到上下两个半圆恰好相切时，读取游标尺上的高度值。开启风洞，使风速由小到大，测取若干个酒精柱高度值数据。亦可将两个风速管的静压管用一个三通管连接起来，用嘴轻吸三通管，待两个风速管所连接的普朗特微压计的读数上升约200mm酒精柱高度停止。而后用手指堵住三通管，分若干次放开手，每放开一次，就测取一对酒精柱高度数据。六．实验报告内容：1．温度t=℃；当时当地大气压B=MB×100=(N/m2)；标准风速管标定系数=实验数据记录表序号(mm酒精柱)(mm酒精柱)12345678910n平均标定系数3．画出标定曲线。七．思考问题：如何保证风速管能对准气流的来流方向？为什么两