现代工程控制中的测试与检测技术(10气流速度测量)讲解
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L型动压管(毕托管)最常用。将L型静压管和动压
管同心地套在一起构成,可同时测量(p*-p)。
由于工艺上的原因,测得的总、静压之差不是流场
同一点的(p*-p),不能准确地反映出气流速率,应修
正。引入校准系数
x p*p
p*' p'
p*/和p/为动压管总压和静压的读数,则
v 2 ( p*' p')x
§2-3 气流速度测量 目的:要了解热力机械运行状况及工作过程,需要
测量气流速度。
气流速度测量方法
1、以空气动力学为基础、通过测压确定流速,典型 仪器是测压管(中、高速) 。
2、研究流体某些流动特性时(湍流) ,热线(膜) 风速仪是一种合适的仪器。
3、激光多普勒测速技术,为热力机械中气流速度测 量提供了有效的工具(全范围)。
热损失与流速间的关系来测量流速。 热线探头:支架、热线和热膜。常用热线探头如图示。 热线:直径:d=3~5m;长度:l<300d。 热线材料:铂丝或钨丝 结构:一元、二元、三元探头
基本工作原理
热线探头置于气流中,气流速度v垂直于热线,且在热 线与支杆所成的平面内;热线通以电流I,则产生的热量
4、PIV(particle image velo来自百度文库imetry)或PTV 5、激光干涉、全息等。
§2-2-1 测压管与测速技术
一、 气流速率测量 动压管
气流速度测量的基础是伯努利方程。对不可压流体:
p* p 1 v 2
2
v 2( p * p)
气流总压、静压可分别用总压管、静压管测量。
动压管:测量气流速率的测压管是动压管。
压和静压,p1、p2、p3是被校测压管 1、2、3孔感受的
压力。
1)、方向特性
X
p1 p3 2 p2 p1
p3
f1( )
求X~关系曲线:
对一定的,测量一组
p1,p2,p3,获得X,获
得曲线。
使用X~曲线:
依据测量值p1,p2,p3
计算X,查曲线确定
气流方向。
2) 总压特性
X0
p p2 2 p2 p1
方向测量 对向,转动测
压管,寻 p1= p3位置,确定 气流方向(在1,3平分线上)
总压、静压、速度测量
p1= p3 时,有:
p2
p*
p
1 2
v 2
(测总压p*)
p2
p*
p
1 2
v 2
p1
p3
p
1 2
v2 (1 4sin 2
45 )
p
1 2
v 2
因此:
p2 p1 2 p
p p2 p1
复习
§ 2-2 压力测量
重力与被测压力平衡的测压方法(液柱法)
弹性力与被测压力平衡的测压方法(压力表等)
利用物质与压力有关的物理性质测压(压阻、压电等)
§2-2-2 气流压力测量
基于伯努利方程和 理想流体绕流物体的势流理论。
静压 p 静压管
绕流物体Cp=0处开孔取压
总压 p* 总压管
绕流物体Cp=1处开孔取压
可建立方向管方向特性:
p1 p3 f ( ) 1 v2
2
由实验确定。
测得 p1-p3 之值,在一 定v下,可得,从而确
定气流的方向。
= 45 ,方向最敏感
三.平面气流速度测量 复合测压管
园柱三孔复合测压管测平面二维气流速度,同时可测
p*、p,最后确定气流速度和方向。
复合测压管测量原理
结构
设一平面气流,速度v
4sin 2 (
)]
p3
p
1 2
v 2 [1
4sin 2 (
)]
p1
p3
1 2
v2[4sin2 ( ) 4sin2 ( )]
f
(v, , )
当= 0时,p1=p3 ,
因此,测得 p1=p3 ,可确定气流方向在“1”、“3”平分线上
当 ≠ 0时, p1 ≠ p3 , 在 一定时 p1-p3=f (v,,)
当 M>0.2 ~ 0.3时,须采用不同于Xv ~的曲线。可采用 p3/p2 = f ( p / p* , )( > 0 )或 p1/p2 = f ( p / p* , ) (< 0)
园柱三孔复合测压管 使用:
1)、对向测量
使 p1= p3
2)、不对向测量
不必 p1= p3
四、空间气流速度测量 三元复合测压管
p3
f 2 ( )
求取Xo ~关系:
总压管测 p* ,
对一定的,测得一组
p1,p2,p3,计算Xo ,
获得Xo ~关系曲线。 使用Xo ~α曲线: 测得的 p1、p2、p3 , 由 X~,求得,再 由 Xo~曲线 → Xo, 最后计算p* 。
3 ) 速度特性
当M<0.2~0.3时,M对速度特性影响不大,可建立起Xv ~
有
2
(测静压p)
v
p2-p1=v2 得
测压管校准曲线
p2 p1
(测流速v)
由于工艺上的原因及其它因素影响,不能直接用以上
的关系式求得p*、p、v。一般,p1、p2、p3与p*、p、v的
关系应在风洞上通过实验进行标定。
圆柱三孔测压管-气流方向、几何轴线、气动轴线
特性曲线
推荐的一组特性曲线中, p*和p是校准风洞中的总
Xv
p 2p2
p p1
p3
f3 (, M )
求取Xv ~α关系: 总压管测 p*,静压管测p
对一定的,测得一组 p1 、 p2、p3 ,计算Xv,得曲线。
使用Xv ~α曲线: 测得的 p1、p2、p3 ,由 X~,求得,再由 Xo~ 曲线 → Xo →p*
再 由 Xv ~α曲线 → Xv →p,v
对可压缩性流体,应为
v 2( p*' p' ) x (1 )
ρ— 气流密度,是气体静温、静压(气流未受扰动前)的函数。
x— 须标定。对标准L型动压管,保持在1.02~1.04,可不标定。
笛形动压管
主要用于测量大尺寸流道内的平均动压,以得到平均流速。 垂直安装在流道内,按等环面积开孔,迎着气流方
要点:
1) 三元复合测压管(球型五孔)测空间气流速度的基本 原理。
2) 三元复合测压管的校准曲线,及利用校准曲线确定流 速的方法。
§2-2-2 热线、热膜风速仪
1)、滞后小、响应快,可测量非稳定气流速度,截 止频率可达80KHz或更高,如用于湍流测量。
2)、探头小,可置于测压管难以安置的地方使用。
一.工作原理与热线方程 利用置于气流中通电的热线探头的(强制对流换热)
向,得平均总压。 在流道壁面上开
静压孔。 保证刚度前提下,
直径d要尽量小,常取 d/D=0.04~0.09。 总压孔尽量小,
但不能堵塞。
二.气流方向测量 方向管
圆柱型方向管测向原理
垂直于轴线的平面内,沿径向开两孔1、3,夹角为
2,气流方向,与“1”、“3”平分线之夹角为α
于是:
p1
p
1 2
v 2 [1