热工计量技术-03流速测量

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1、热工计量技术热工计量技术主主讲：讲：孙孙在在Email:Email:sunzai@cjlu.edu.cnsunzai@cjlu.edu.cn2012年第四章流速测量技术§4–1   测压管与测速技术§4–2   热线热膜风速仪§4–3   激光多普勒测速技术§4-4   粒子图像测速技术2概述气流速度是热力机械中的重要参数之一。速度：矢量，具有大小和方向。测量气流速度的方法很多，但在热能动力领域，目前最常用的是空气动力测压法，典型仪器是测压管。测压管可分为总压管、静压管、动压管、方向管和复合管。伯努利方程是最基本的方程。3伯努利

2、方程可压缩气体等熵流动的伯努利方程：2pvC12不可压缩气体稳定流动的伯努利方程：12pvC2伯努利方程对同一条流线有效，只有在进口均匀的流场中才适用于整个流场。4一测压管与测速技术气流速度测量（一维）平面气流测量空间气流测量51  气流速度测量当气体流速较低时，不考虑其可压缩性:12*2*pvpvpp2当气体流速较高时，考虑其可压缩性:2**pvpppv2**12116*2ppv1式中为气体的压缩性修正系数，它表示了

3、气体的压缩效应的影响。7(1)L型动压管(皮托管)2(pp)tsvpptpptsp动压管总压tp动压管静压sp气流的总压tp气流的静压s8考虑气体的压缩效应，有2(pp)tsv(1)压缩性修正系数9皮托管的结构10（2）T型动压管总压：由管口迎着气流方向的管子引出静压：由管口背着气流方向的管子引出。优点：结构简单，制造容易，横截面积小；缺点不敏感偏流角小，轴向尺寸大，不适于在轴向上速度变化较大的场合应用。11（3）笛型动压管主要用于测量大尺寸流道内的平均动压，可得到平

4、均流速结构：按一定规律开孔的笛形管垂直安装在流道内，小孔迎着气流方向，得到气流的平均总压。静压孔开在流道壁面上，与笛形管一起组成了笛形动压管。在保证刚度的前提下，笛形管的直径d尽量小，常取d/D=0.04~0.09。总压孔的总面积一般不超过笛形管内截面的30％。122  平面气流测量平面气流的测量包括气流方向和气流速率测量。依据：不可压缩理想流体对某些规则形状物体的绕流规律。常用测压管:二元复合;测压管;方向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（这正与总压管、静压管的要求相反）。13常见类型14（

5、1）圆柱三孔型复合测压管圆柱体上沿径向钻三个孔中间的总压孔的压力由圆柱体的内腔引出两侧方向孔的压力由焊接在孔上的针管引出。15特点结构简单，制造容易，使用方便，应用广泛；两方向孔对气流方向的变化越敏感越好；理论分析和实验都表明：中心角为45°时，方向孔对气流方向的变化最敏感。所以，二方向孔应在垂直于测压管轴线的平面内沿径向开孔，夹角为90°。16圆柱三孔复合测压管只适于测量平面气流。俯仰角β：当气流方向不平行于和测压管轴线垂直的平面时，气流方向和平面的夹角；β不为零虽然不影响气流在上述平面内方向的测量，但在测量气流的总压和

6、静压时，会引起较大的误差。每根测压管一般应有方向特性、总压特性和速度特性三条校准曲线。常见型式的校准曲线的基本原理都相同。17（2）三管型复合测压管三管型测压管比圆柱三孔管的头部小，可用于气流Ma数更高、横向速度梯度更大的场合。两侧方向管的斜角要尽可能相等；斜角可以向外斜，也可以向内斜；在相同条件下外斜的测压管比内斜的灵敏度高。总压管可以在两方向管之间，也可以在它们的上方或下方。三管型复合测压管的特性和校准曲线与圆柱型三孔复合测压管的类似。不足：刚性较差；由于方向管斜角的存在，气流较易产生脱流，在偏流角较大时示值不易稳定。18（

7、3）楔型测压管特点：与圆柱型三孔复合测压管比较，它的总压孔对气流偏斜角的敏感性要小些，两方向孔对位置偏差的敏感性也小得多。其表面出现激波时的临界Ma数比圆柱三孔型和三管型的高。气流Ma数越大，其楔角应越小。楔角减小还有利于减小气流横向速度梯度的影响，但却降低了测压管的灵敏度。它对俯仰角β的不敏感性也较大。缺点：气流Ma数较小的时候，灵敏度较低。19（4）二管型方向管在只需要测量气流方向的场合，可用两根针管制成两管型方向管。其斜角在45°～60°之间，两管要尽量对称，以斜角向外斜的较常用。两方向孔的距离小，测量结果

8、受气流横向速度梯度的影响也小，但刚性差。20（5）二元复合测压管的使用对向测量和不对向测量两种方法。注意事项：气流横向速度梯度Ma数连接管路的泄漏、堵塞角度的正负号压力的正负号21对向测量目的：p=p。13方法：把测压管垂直插入被测气流中，使三孔迎着气流，三孔所