《流速和流量测量》PPT课件

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1、第四章流速和流量的测量2021/8/30<>§4.1流速的测量§4.1.1皮托管测速法皮托管测量原理L型皮托管2021/8/30<>§4.1.1.1相关概念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）(Benoulli’sEquation)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。2021/8/30<>1.势能（Potentialenergy）:mgz

2、1,mgz2，Permass:gz1,gz22.动能（Kineticenergy）:Permass:3.压力能（Pressureenergy）:Workdone＝force×distance=Permass:V2,p2z1z2V1,p12021/8/30<>§4.1.1.2皮托管的结构2021/8/30<>皮托管测速原理图动压(Pv)＋静压(Ps)＝全压（Pt)2021/8/30<>§4.1.1.3测量误差分析总压孔直径：d=0.5D静压孔直径：d1=0.12

3、D静压孔距端部距离：3~4D静压孔离支杆距离：8~10D皮托管头部和支杆对流场的影响1、皮托管的形状影响2021/8/30<>修正后的流速公式：为皮托管系数，由实验标定。一般在0.99～1.01之间。皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞行体的测速。在测量时，只要把皮托管对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压力pt，而具有静压孔的外管感受静压力ps。2021/8/30<>§4.1.1.4测量误差分析总压孔直径：d=0.5D静压孔直径：d1=0.12D静压孔距端部距离：

4、3~4D静压孔离支杆距离：8~10D皮托管头部和支杆对流场的影响1、皮托管的形状影响2021/8/30<>2、皮托管偏离特性的影响结论：皮托管方向要正对流体流向。2021/8/30<>3、流体压缩性影响空气高速流动时，如果不进行压缩性影响的修正，将会产生10%左右的测量误差。2021/8/30<>§4.1.2多普勒测速当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。

5、当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。2021/8/30<>图4多普勒效应原理kiksP2021/8/30<>2021/8/30<>后向散射型多普勒测速原理从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束的光电检测器位于被测物体后面，即与光源在同一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体，并在P点散射，散射光由光电检测器R接收。根据多普勒效应检测多普勒频移，如果人射光与散射

6、光的夹角为，则多普勒频移为：2v2021/8/30<>多普勒效应的另一种解释辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移(blueshift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移(redshift))。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。所有波动现象(包括光波)都存在多普勒效应。2021/8/30<>多普勒测速仪的工作原理是利用相对运动的

7、物体频率的变化。电磁波的传播同样有多普勒特性。当一个发出固定频率的波的物体，相对于观察地点有相对运动时，在观察地点收到的频率随着它们的相对速度而变化即当物体向着观察点接近时，波长就变短，频率就变高；而远离观察点时，波长就变长，频率就变低,这样通过频率的变化就能计算出卫星的高度、速度和方位。若用此法连续测量，就可得到精确的卫星实际轨道数据。2、超声多普勒法是怎样测量血液流动的?多普勒测速仪应用实例1、卫星跟踪测轨系统2021/8/30<>利用多普勒效应制成的仪器有激光多普勒测量仪、超声多普勒