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1、低雷诺数壁面约束流动皮托管测速误差分析与校正*收稿日期：2017-04-XX作者简介：张怀宝（1985－），男，研究员，博士，E-mail：zhanghb28@mail.sysu.edu.cn；王靖宇（通信作者），男，研究员，博士，E-mail：wangjy83@mail.sysu.edu.cn张怀宝1，王靖宇1，BAILEYSeanC.C.2，王光学1，邓小刚3（1.中山大学物理学院，广东广州510006；2.DepartmentofMechanicalEngineering,Universi
2、tyofKentucky,LexingtonKY40506,US；3.国防科学技术大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073）摘要：针对低雷诺数壁面约束流动中皮托管测速误差产生的两大主要影响因素：剪切速度与近壁效应，采用CFD技术分别对其进行数值模拟，并研究各自引起的误差变化规律。数值模拟结果表明：虽然剪切速度引起的流线偏移规律与相关文献结论基本一致，但是数值结果预测的流线偏移量并不是一个渐近函数；近壁效应方面，近壁距离在5倍管径即出现较为明显的测量误差，并且发现近壁距离在1倍管径处出现误差的
3、非单调性变化。最后通过将数值模拟结果与现有的修正方法进行对比，提出了更为合理的修正方程。关键词：低雷诺数；壁面约束流动；皮托管；计算流体力学中图分类号：V211.71文献标志码：A 文章编号：InvestigationofmeanvelocitymeasurementforlowReynoldsnumberwall-boundedflowusingPitottubesZHANGHuaibao1,WANGJingyu2,BAILEYSeanC.C.3,WANGGuangxue4,DENGXia
4、ogang5(1,2,4.SchoolofPhysics,SunYat-senUniversity,Guangzhou510006,China;3.DepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofKentucky,Lexington40506,US;5.CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Ab
5、stract:ThisarticlereportsonnumericalinvestigationoftwomainfactorsaffectingmeanvelocitymeasurementforlowReynoldsnumberwall-boundedflowusingPitottubes:velocityshearandwallproximityeffect.Theireffectsareseparatedthroughcarefulnumericalsetupandcasesareru
6、nforeachofthemrespectivelyforerroranalysis.Thesimulationresultsshowthatforvelocityshear,resultofcurrentworkbasicallyagreeswiththatofrelatedliterature,however,thenon-dimensionalstreamlineshiftdoesnotasymptotetoaconstantvalue.Noticeablewallvicinityeffe
7、ctcanbefoundwithin5tubediameterstothewall,anderrorsaredecreasingwithin1tubediametertothewall.Comparisonsaremadeamongthenumericalsolutionsinthisworkandcorrectionsbeingusedintheliterature,andnewcorrectionsbasedonsimulationresultsofcurrentworkaregivenin
8、theend.Keywords:lowReynoldsnumber,wall-boundedflow,Pitottube,CFD6实验过程中测量壁面约束流动的时均速度，通常采用皮托管或热线探针。其中皮托管技术是一种传统方法，原理是应用伯努利方程将测量的总压与静压之差转换为速度值，装置简单易于实现，成本也较为低廉；而热线探针方法应用热敏电子元器件的热平衡原理，将来流的速度信号转换为电信号，再通过电路系统转换得到速度值，使用与发展较晚，通常涉及到测量电路的设计与校正，具有尺寸小、响应频率高等特点[1
