第五章 流速测量
流速测量
3、空间滤波器法
空间滤波器件与被测物体同步运动；测定单位空间内 信号的时间频率； 空间滤波器：栅板，在空间长L内有N个等距栅缝，当 栅板的移动速度为v，移动距离L的时间为t0 N 空间频率： （单位空间长度内变化次数） L
时间频率： f
速度：
v
N t0
L N f f t0 N
（二）皮托管测速原理
pv pt ps pt 全压 ps 静压 pv 动压
pv v
v2
2 2( pt ps )
动压（Pv）＋静压（Ps）＝全压（Pt)
修正后的流速公式：
v 2
( pt ps )
为皮托管系数，由实验标定。 一般在0.99～ 1.01之间。
kT N 0 z 60k n zN 0
0
晶振周期
N为计数器计数值
Z为传感器细分数
（2）转速传感器
把被测物体的转速转换成电脉冲信号。
•光电式转速传感器
• 磁电感应式转速传感器 •电涡流式转速传感器
1）光电式转速传感器
转轴每旋转一周，光敏元件就输出数目与白条 纹数目相同个电脉冲信号。
2）磁电感应式转速传感器
2
cos 1
d d ( H J g 2 kd ky M f ) / ky dt dt
运动达到平衡时，
d 2 d 0 2 dt dt
H / k y M f / k y
结构简图
第二节 转速测量
1.数字式转速表 （1）测量原理（构成） 数字式转速传感器：把转速转变成电脉冲信号 电子计数电路：测量转速 中高速采用频率法 低速采用周期法
流体力学中的流体流速测量
流体力学中的流体流速测量流体力学是研究流体运动规律和性质的学科，涉及到流体的流速测量也是其中重要的内容之一。
流体流速测量的准确性和可靠性对于许多领域都至关重要，例如航空航天、能源、环境工程等。
本文将介绍几种常见的流体流速测量方法及其原理。
流体流速的测量可以基于不同的物理现象，下面将分别介绍以下三种常见方法：流管法、热膜法和超声波法。
一、流管法流管法是一种常用的流体流速测量方法，其基本原理是根据流体通过管道时的压力变化来计算流速。
具体操作过程是将待测流体通过一段已知长度和截面积的管道，进入一段较宽的容器，形成不同截面积的两端，称为流管。
通过测量流管两端的压力差，可以计算出流体的流速。
二、热膜法热膜法是通过在流体中加热膜元件来测量流速的一种方法。
其原理是利用热量传递的规律来推算流体的流速。
热膜法适用于流速较小或者粘性较大的流体，例如液体。
在实际应用中，会在流体中插入一个加热器，通过测量加热器上的温度变化，可以得到流体流速的信息。
三、超声波法超声波法是一种基于超声波技术的流体流速测量方法。
它采用超声波在流体中传播的速度与流体流速之间的关系，通过超声波传感器和接收器之间的时间差来计算流速。
超声波法适用于不同介质的流体测量，如气体、液体等。
它具有测量范围广、测量精度高等优点。
总结：流体力学中的流体流速测量是一项重要的技术，涉及到多种测量方法。
本文简要介绍了流管法、热膜法和超声波法这三种常见的流速测量方法及其原理。
通过选择合适的测量方法，可以准确地获取流体流速的信息，为相关领域的工程和研究提供有价值的数据。
在未来的发展中，相信会有更多更先进的流体流速测量方法被提出并应用于实际生产和科学研究中。
流速测量原理与公式
流速测量原理与公式1.引言流速是指单位时间内流体通过某一特定截面的体积，是流体力学中的一个重要参数。
流速的测量对于许多工程和科学领域都至关重要，例如水力学、气象学和环境工程等。
本文介绍了流速测量的基本原理和常用的测量方法。
2. 流速测量原理流速测量的基本原理是利用流体通过单位时间内通过截面的体积来确定流速。
根据流体力学基本方程，流速可以通过测量截面上的压力差或涡旋流的旋转速度来得到。
2.1 压力差法压力差法是一种常用的测量流速的方法。
该方法基于伯努利方程，通过测量流体在两个不同截面处的压力差和流道几何参数，可以计算出流速。
其中，流道几何参数包括截面面积和长度等。
2.2 涡旋流法涡旋流法是另一种常用的测量流速的方法。
该方法利用流体在涡旋流装置中的旋转速度来反映流速。
通过测量涡旋流的旋转速度和装置的几何参数，可以计算出流速。
3. 流速测量公式根据上述原理，可以得到一些常用的流速测量公式。
以下是两种常见的测量方法对应的公式：3.1 压力差法公式流速（V）可以通过以下公式计算：V = (2*(P1 - P2) / (ρ * A))^0.5其中，P1和P2分别为两个截面处的压力，ρ为流体的密度，A 为截面的面积。
3.2 涡旋流法公式涡旋流法可以通过测量旋转速度（ω）来计算流速（V）。
涡旋流法的计算公式如下：V = k * D * ω其中，k为修正系数，D为涡旋流装置的直径，ω为涡旋流的旋转速度。
4. 结论流速测量是一种重要的工程和科学任务，可以通过压力差法和涡旋流法等方法来实现。
通过测量截面处的压力差或涡旋流的旋转速度，并结合相应的测量公式，可以准确计算出流速。
流速
临界点 滞止压力是指在没有外力的作用下，流 体速度绝热地减速到零时所产生的压力， 此时，流体的全部动能全部绝热地转变 成压力能。 总压与静压之差称为动压
应用动力测压法测量流速的压力感受元 件为测压管 伯努利方程式
udu +
dp
ρ
= 0
u p1 u p2 + = &
二、散热率法测量流速
散热率法测量流速的原理，是将发热的 测速传感器置于被测流体中，利用发热 的测速传感器的散热率与流体流速成比 例的特点，通过测定传感器的散热率来 获得流体的流速。 卡他温度计
热线风速仪是利用被加热的金属丝的热 量损失来测量气体流速的。
Q = QR = Q α F (Tw − T f ) QR = I Rw
测量被绕流体表面上某点的压力或流道 壁面上流体的压力 这时可利用在通道壁面或绕流物体表面 开静压孔的方法进行测量。
2. 毕托管
分别采用总压管和静压管测得流体的总 压和静压，然后利用公式计算得到流体 速度。 缺点：不能同时测得某一点的流体的总 压和静压。 可同时测得流体总压和静压之差的复合 测压管称为毕托管（动压管、速度探针）
在实际测量电路中，测量的不是流经电路 的电流，而是惠斯顿电桥的桥顶电压。 克英公式：E2=A+Bun
三、动力测压法测量流速
在静止气体中，由于不存在切向力，故 这个力与所取面积的方向无关，称为静 压力。 对于运动流体而言，静压可用垂直于流 体运动方向单位面积上的作用力来衡量。 总压力是指流体在某点速度等熵滞止到 零时所达到的压力。
Rw =
( a '+ b ' u ) − I
流速测量
流速测量实验报告
实验目的
1、进行喷嘴法测量空气流速实验，掌握力学功能原理和伯努利方程的实际应用
2、进行热线传感器测量空气流速实验，掌握热传导理论的实际应用
3、通过热线流速仪校正，掌握电子测量仪器校正地方法
4、通过列表和作图法处理实验数据，绘制 ， line， b曲线
实验原理
1、压差法测量管道流速
伯努利方程：
我们可以把 流速 改写成改写成
实验仪器
流速测量实验装置
实验内容和步骤
1、使用前把风速旋钮逆时针旋到底
2、调整水柱压差计底脚螺丝水平仪气泡居中，此时水柱压差计垂直，记下水柱左右读数
h左，h右
3、用导线把实验风洞传感器插座与主机传感器输入插座相连
4、打开主机电源开关，热线流速仪开始工作，LCD第一行输出 ，缓慢调整风速旋钮逐渐增大风速，压差计水柱差变大， 增大，反复调整风速旋钮1~2次，观察压差计变化范围，最大压差不宜超过25cm。
P为压力， 为流速， 为流体密度，h为相对高度，g为重力加速度
设水柱压差为 ，流速为 ，应用伯努利方程得
实验室测量室温T和压差计读数 ，即可求出。
2、热交换法测量流场流速分布
热线温度恒定时，热线由电加热时获得的热量等于热线散失的热量，热平衡方程：
是电流加热产生的热量，
热平衡方程可简化
写成 的显函数的显函数
热工测量第5章流速测量
5.2 流动方向的测量
3.两管形方向管 在只需要测量气流方向的场合,可用两根针管制成两管形方向管。其斜 角在45°~60°之间,两管要尽量对称,以斜角向外的较常用。如图5-10a所 示,两方向孔的距离小,测量结果受气流横向速度梯度的影响也小,当刚性较 差时,方向管的使用方法大致与复合管相同。
(2)测压管的校验 被校验的测压管与标准测压管读数进行对比实验, 以标准表读数为真值做被校验仪表的校验曲线。由于风速与被测气流的温 度、湿度及大气压等因素有关,对比实验时,应同时测出这些量作为参考因 素。
5.2 流动方向的测量
速度是矢量,不仅有大小,还有方向。方向测量可以分为平面和三维空 间气流的检测。本节主要介绍平面气流的测量。平面气流的测量包括气流 方向和气流速率的测量。测量气流速率的依据是不可压缩流体对某些规则 形状物体的绕流规律;流动方向是通过测量流速在不同方向的变化得到的, 可以在测压管得到不同方向的压力来反映速度的变化。
5.2 流动方向的测量
为了保证安装测压管的位置及方向,通常都在测压管上焊接一方向块, 焊接时尽量使方向块的平面与总压孔2的轴线相平行,方向块的平面就作为 测压管的原始位置,即几何轴线。
在使用时,几何轴线和气动轴线分别对应于坐标架刻度盘上的一个读数, 几何曲线与气动轴线的夹角称为校正角,如图5-8所示。校正角和校正曲线 一样,是在校正风洞上得到的。由于工艺上的原因,气动轴线、几何轴线及 总压孔2的轴线三者不一定平行。气流方向与气动轴线的夹角称为气流偏 角。气流偏角正负的规定:气流方向在基准方向的左侧,取正号;气流方向在 基准方向的右侧,取负号。α以几何轴线为基准方向,αc以气动轴线为基准方 向。
物理实验技术中的流速测量方法与技巧
物理实验技术中的流速测量方法与技巧引言：在物理实验中，流体的流速是一个重要的参数，它对于研究流体运动和流量的特性至关重要。
本文将介绍几种常用的流速测量方法与技巧，帮助读者了解流体的运动规律和实验操作。
一、流速测量方法之涡轮流量计涡轮流量计是一种常见的流速测量设备。
它利用涡轮在流体中旋转产生的频率与流速成正比的原理进行测量。
在实验中，将涡轮流量计放置在流体管道内，通过固定的转子叶片与流体发生转动摩擦，从而测量流速。
使用涡轮流量计时，需要注意选择适合流量范围的设备，以确保测量精度。
二、流速测量方法之风速计风速计主要用于气体流速的测量。
它采用热线或热膜测温原理，通过测量气体流经探头时温度的变化来计算流速。
风速计在实验中的应用非常广泛，例如测量风速、气体排放速度等。
测量时要注意探头与气体流动方向垂直，并做好温度补偿以提高测量精度。
三、流速测量方法之皮托管皮托管是一种常见且精确的流速测量仪器。
它利用流体速度与静压差的关系进行测量。
皮托管由一个通入流体的长导管和一个短导管组成。
通过测量长导管与短导管中的压力差，可以计算出流体的速度。
使用皮托管时，需要选择合适的导管长度和直径，以确保测量结果的准确性。
四、流速测量技巧之数据处理在进行流速实验时，良好的数据处理技巧是至关重要的。
首先，要保证实验中的数据采集准确可靠。
其次，在数据处理过程中，需要进行数据分析和统计，以去除异常值和噪音干扰，确保测量结果的准确性。
最后，还需要对数据进行合理的图表展示，以便清晰地观察和解读测量结果。
五、流速测量技巧之实验操作在进行流速测量时，合理的实验操作是非常关键的。
首先，要充分了解所使用仪器的操作原理和使用方法，并保证其正常工作状态。
其次，在操作过程中，要注意保持实验环境的稳定和恒定，避免外界因素对测量结果的影响。
最后，要保证实验的重复性，进行多次测量并取平均值，以提高测量的准确性。
六、流速测量技巧之误差分析在进行流速测量时，误差是无法避免的。
第五章流速测量
• 热线温度高低变化，电阻值随之发生变化
• 气体流过发热体时，会带走部分热量，发热体降温 ；气流带走热量多少与风速大小有关系
• 可根据热线的电阻大小来确定气流速度值
2. 实际测量
v f (I , Rw )
• 热线阻值变化，电桥输出电压变化，气体流速可 确定；
• 电压变化与气体流速大小的关系在标准风洞中标 定。
R0[1 Tw Tf ] a ' aF
d
b Fd n1
b' vn
26
1
v
I
2
R0
1
Tw
T0
a,
(Tw
Tf
)
n
b, Tw Tf
1
v
I
2 R0
1
Tw Tf
Tf
T0
a,
(Tw
Tf
)
n
b, Tw Tf
27
四 热线风速仪的种类
1.恒温(恒电阻)式热线风速仪
气体速度变化
n
ln
U12
U
2 2
U
2 0
U
2 0
ln v1
v2
如果把温度效应加以分离，则可改写成：
U 2 (T2 T0 )( A Bvn )
其中，A、B与温度的关系很小。这个表示式通常作为自动 温度补偿分析的基础。
Davies和Patrik建议使用扩展了的KING公式：
U 2 A B v cv
这个表达公式的速度灵敏度非常接近动态校准所得到的结果。 后来又有人提出了分段拟合的表达公式：
用马赫数Ma表示可压缩气体流速：p*'、p'分别为动压管总压和静压的 读数；a为声速；ξ为动压管的校准系数
流体流动速度测量
流体流动速度测量1. 引言流体流动速度的测量在科学研究和工程应用中具有重要意义。
流体的速度是指流体中质点在单位时间内通过某一截面的位移量，是流体动力学中的重要参数之一。
流体流动速度的准确测量可以帮助我们深入了解流体运动特性，为相关领域的设计和工程提供重要依据。
本文将介绍一些常用的流体流动速度测量方法及其原理，包括瞬时速度测量、平均速度测量和流速剖面测量。
2. 瞬时速度测量瞬时速度测量是指对流体在某一时刻的流动速度进行准确测量。
常用的瞬时速度测量方法有以下几种：2.1 流体力学方法流体力学方法是最常用的瞬时速度测量方法之一。
通过在流体中放置一根细长的测量探针，可以测量探针所受到的流体阻力，并由此计算出流体的速度。
常用的流体力学方法包括细管测速法、流速计和压力差法。
2.2 光学方法光学方法利用光的传播速度和干涉现象来测量流体的瞬时速度。
常见的光学方法包括激光多普勒测速法和激光干涉测速法。
激光多普勒测速法通过测量流体中散射的激光的频率变化来计算流体速度。
激光干涉测速法则是利用光的干涉现象，通过测量干涉图案的变化来计算流体速度。
2.3 声学方法声学方法是利用声波在流体中传播的时间来测量流体速度的方法。
常见的声学方法包括超声多普勒测速法和声速仪。
超声多普勒测速法通过测量流体中散射的超声波的频率变化来计算流体速度。
声速仪则是通过测量声波在流体中传播的时间来计算流体速度。
3. 平均速度测量平均速度是指在一定时间内流体通过某一截面的平均速度。
常用的平均速度测量方法有以下几种：3.1 流量计流量计是一种常用于测量流体平均速度的仪器。
常见的流量计有涡街流量计、浮子流量计和电磁流量计等。
这些流量计利用流体运动时产生的一些物理量的变化来计算流体的平均速度。
3.2 瞬时速度测量的平均瞬时速度测量方法中得到的一系列瞬时速度可以进行平均运算，得到平均速度。
这种方法适用于瞬时速度变化较小的情况。
4. 流速剖面测量流速剖面是指流体在某一截面上的速度分布情况。
流速测量原理与公式
流速测量原理与公式流速测量是水力学中重要的参数之一，常用于水流、液流或气流的测量和流体力学实验中。
根据流速测量原理和公式可以选择合适的测量方法和仪器，并获取准确的流速数据。
第一种是皮托管测压法。
皮托管测压法是利用流体动能原理进行测量流速的原理，根据流体的连续性原理，在管道内流体速度增加时，流体的静压降就会降低，通过测量静压的降幅可以得出流速。
皮托管测压法的公式为v=√(2gh)，其中v为流速，g为重力加速度，h为测得的静压的压差。
第二种是热线法。
热线法基于热传导原理，利用浸入流体的细丝热线在流体中传热速度与流体速度成正比的特点进行测量，通过校正和计算可以得出准确的流速。
热线法的公式为v=k/(R*A)，其中v为流速，k为常数，R为热线的电阻，A为流体横截面积。
第三种是超声波法。
超声波法是利用超声波在流体中传播速度与流速成正比的原理进行测量，通过发送声波并接收反射的声波，经过计算就可以得到流速。
超声波法的公式为v=s/(2t)，其中v为流速，s为测得的传播距离，t为声波的传播时间。
第四种是电磁法。
电磁法是利用电磁感应原理进行测量流速的原理，通过流体中的导电液体通过磁场时会感应出电压的变化，通过测量这个变化可以得到流速。
电磁法的公式为v=E/(B*d)，其中v为流速，E为感应电压，B为磁感应强度，d为测量距离。
第五种是旋转测速仪法。
旋转测速仪法是利用流体通过旋转的传动装置时转速与流速成正比的原理进行测量，通过测量转速可以得到流速。
旋转测速仪法的公式为v=π*d*n，其中v为流速，d为旋转测速仪的直径，n为转速。
总结起来，流速测量的原理是根据不同的物理原理进行测量，公式也是根据相应的原理和测量方法得到的。
根据实际情况选取合适的测量方法，进行准确的流速测量。
物理实验技术中的流体力学实验的流速测量与分析
物理实验技术中的流体力学实验的流速测量与分析流体力学是研究流体运动规律和性质的学科，而流体力学实验则是验证和研究这些规律的重要手段。
在流体力学实验中，流速的测量与分析是基础且关键的步骤。
本文将探讨流体力学实验中流速测量的原理、方法和应用，并对流速测量中可能存在的误差进行分析。
一、流速测量的原理在流体力学实验中，流速是流体质点在单位时间内通过固定截面的体积，是流体运动的重要参数之一。
传统的流速测量原理基于试验装置的设计，常用的方法有浮标法、涡街法、热敏电阻法等。
1. 浮标法浮标法通过观察流体中的浮标随流动移动的位置变化来判断流速。
浮标在流体中运动的速度与流速相近，通过计算浮标的位移和所用的时间，可以计算出流体的流速。
2. 涡街法涡街法利用流体在流动中产生的涡旋来间接测量流速。
利用涡街传感器可以测量出由于流体通过在管道中形成的涡旋而引起的阻力变化，从而间接计算流速。
3. 热敏电阻法热敏电阻法利用电阻片在流动介质中产生的传热效应，通过测量电阻片温度的变化来计算流速。
热敏电阻片的温度变化与流体的流速成正比，通过测量电阻片温度的变化可以计算出流速。
二、流速测量的方法除了以上常见的测量方法外，流速的测量也可以通过多种其他方法实现，例如雷诺数模型实验、激光多普勒测量等。
1. 雷诺数模型实验雷诺数是流体力学中的无量纲参数，用来描描述流体的惯性力和黏性力之间的比值。
雷诺数模型实验通过制备一个与实际流体具有相似雷诺数的模型，利用实验测量的结果来证明和研究流动的规律，从而间接获得流速的信息。
2. 激光多普勒测量激光多普勒测量是一种非侵入性的测量方法，通过激光束的多普勒效应来测量流体中颗粒的运动速度。
测量时，激光束照射到流体中的颗粒上，颗粒反射回来的光经多普勒频移，从而可以计算得到流速。
三、流速测量的误差及分析在流速测量过程中，可能会存在一些误差，主要包括系统误差和随机误差。
1. 系统误差系统误差是由于测量或仪器设备本身的固有差异导致的误差。
流速测量
可见，无论双光束系统还是参考光速系统和单光 速系统,速度分量和频差之间的表达形式完全相同。 但从上述表达式的推导过程可以看到,双光束系统有 一突出的优点，即多普勒频移与光电检测器的接收 方向无关，这也正是在以上介绍的三种检测方式中 双光束系统得到最广泛应用的原因。 无沦采用哪一种类型的光路，激光多普勒流速仪 都出以下基本部分组成：激光器、光分束器(分光镜)、 光聚焦发射系统(透镜)、光信号收集均检测系统(光 阑和光电检测器)、频率信号处理系统以及散射微粒 等。
第一节 机械法测量流速
机械方法测量流速是根据置于流体中的叶轮 的旋转角速度与流体的流速成正比的原理来进行 流速测量的。 常用的机械式风速仪有翼式与杯式两种，早 期可测量15～20m/s以内的气流速度。现代的翼 式风速仪可测定0.25~30m/s的气流速度，可测量 脉动的气流和速度的最大值，最小值及流速平均 值。
以圆柱形三孔测速探头为例,根据 测量流 推导,当两方向孔在同一平面内 体总压 呈直角分布时，对气流的方向最 为敏感。因此，三孔测速管探头 上的感压孔都布置为：两方向孔 在同一平面内呈90度，总压孔开 设在两方向孔的角平分线上。 实际测量时，将上述测速管探 头插入气流之中，慢慢转动干 管，直到两方向孔所感受的压力 相等。这时，气流方向与总压孔 的轴线平行，总压孔和两方向孔 感受的压力分别为
第七章
流速测量
第一节 机械法测速技术
第二节 皮托管测速技术 第三节 第四节 第五节 热线测速技术 激光多普勒测速技术 粒子图像测速技术
在热能与动力机械工程中，常常需要测量工作 介质在某些特定区域的流速，以研究其流动状态对 工作过程和性能的影响，如研究进、排气管道的流 动特性和燃烧室内的气流运动对燃烧速度和燃烧质 量的影响等。因此，流速测量具有重要的意义。 随着现代技术日新月异的发展，流速的测量方 法和相应的测量仪器也越来越多。在热能与动力机 械中，目前常用的流速测量方法有机械法测速,皮托 管测速,热线流速仪测速和激光多普勒流速仪测速等。 本章将比较简要地介绍这些测量方法的基本原理及 其技术特点。
流速测量原理
流速测量原理
流速测量是指测量流体在单位时间内通过管道或管道横截面的体积。
根据流速测量原理，可以采用多种方法进行流速测量，包括以下几种常见的方法：
1. 浮子法：浮子法是一种简单直观的流速测量方法。
在管道中安装一个浮子，通过观察浮子在流体中的位置变化来确定流速。
浮子的位置会受到流体的流速和管道的截面积的影响。
2. 压差法：压差法是一种常用的流速测量方法。
通过在管道中安装压力传感器，测量流体在管道两侧的压差，再根据流体的密度和流通截面积计算出流速。
3. 磁感应法：磁感应法是利用电磁感应原理进行流速测量的方法。
通过在管道内安装磁感应传感器和导电液体，当导电液体在管道中流动时，会产生电磁感应现象，通过测量感应电压或感应电流来确定流速。
4. 超声波法：超声波法是利用超声波在流体中传播的速度来测量流速的方法。
通过在管道内安装超声波传感器，发射超声波信号，并测量超声波的传播时间和距离，从而计算出流速。
5. 激光多普勒测速法：激光多普勒测速法是利用激光多普勒效应进行流速测量的方法。
通过在管道内照射激光束，当激光束与流体中的颗粒相互作用时，会产生多普勒频移，通过测量多普勒频移来确定流速。
这些方法各有优缺点，适用于不同的流体和测量要求。
在实际应用中，可以根据具体情况选择适合的方法进行流速测量。
《流量和流速的测量》课件
在水利工程测 洪水并提前预警，减少洪水灾害的影响 。
VS
水库调度
流量和流速的测量有助于水库的调度管理 ，合理调节水库水位，满足供水、防洪等 需求。
THANKS
感谢观看
应用场景
适用于流体性质稳定、管道尺 寸固定的情况，如水表、油罐
车等。
优点
直接测量法的测量精度较高， 结果直观。
缺点
对于流体性质不稳定、管道尺 寸可变的情况，直接测量法可
能不适用。
间接测量法
定义
间接测量法是通过测量与流量 相关的其他参数，如压力、温 度、电导率等，来推算流量的
方法。
应用场景
适用于流体性质不稳定、管道 尺寸可变的情况，如化工流程 、污水处理等。
根据安装条件选择
安装位置
在选择流量计和流速计时，需要考虑安装位置的限制。例如，对于管道中的流量计和流 速计，需要考虑管道的直径、长度、弯曲半径等参数。
安装方式
不同的流量计和流速计需要采用不同的安装方式，如插入式、管段式、弯管式等。在选 择流量计时，需要考虑安装方式的限制，以确保流量计和流速计能够顺利安装并准确测
《流量和流速的测量》ppt 课件
目录
• 流量和流速的基本概念 • 流量测量方法 • 流速测量方法 • 流量计和流速计的选用 • 流量和流速测量的应用
01 流量和流速的基 本概念
流体的定义与特性
总结词
流体的定义、特性及分 类
流体的定义
流体是气体和液体的总 称，是能够流动的物质
。
流体的特性
具有流动性和不可压缩 性。
饮用水水质监测
通过流量和流速的测量，可以计算出 进入和流出水处理设施的水量，从而 评估饮用水水质。
在化工工程中的应用
流体力学实验中的流速测量方法与技巧
流体力学实验中的流速测量方法与技巧流体力学实验是研究流体运动性质及其相互关系的重要手段。
在流体力学实验中，流速的测量是一项关键工作，正确的测量方法和技巧能够保证实验结果的准确性和可靠性。
本文将介绍一些常见的流速测量方法与技巧。
一、静态压力法静态压力法是流速测量中最基本也是最常用的方法之一。
其原理是根据流体在流速改变时压力的变化来进行测量。
实验中通常使用U型压力计或毛细管压力计作为测量工具，通过测量不同位置的静压差来计算流速。
静态压力法的优点在于原理简单易操作，且适用于多种流体，但是对于非恒定流动和高速流体测量来说准确度相对较低。
二、浮子法浮子法是一种常用的流速测量方法，特别适用于液体中的小流速测量。
浮子法的基本原理是通过观察流体中浮子的移动速度来反推流速。
在实验中，可以通过测量流体引起的浮子垂直位移和时间来计算流速。
这种方法适用于透明流体和低流速条件下，精度较高。
三、紊流产生器法紊流产生器法是一种流速测量方法，适用于需要高精度和高速流动条件的实验。
该方法利用流体在紊流产生器中的流动特性，通过测量不同位置的压力来计算流速。
紊流产生器通常由多个孔径不同的管道组成，使得流体在通过管道时产生紊流。
通过测量不同位置的压力差，可以推算出流速的的变化。
这种方法可用于高精度流速测量以及流态分析的实验。
四、激光多普勒测速法激光多普勒测速法是一种非接触式的流速测量方法，适用于流场内的流速分布和测量点移动的实验。
该方法基于多普勒效应，通过激光束对流体中的颗粒进行照射，然后接收颗粒散射的光信号来测量流速。
激光多普勒测速法的优点在于高精度、非侵入性和对悬浮颗粒和液体的适应性。
然而，该方法的设备较为昂贵，操作也要求精准。
五、喷嘴法喷嘴法是一种通过利用流体在喷嘴中的速度变化来测量流速的方法。
喷嘴法根据流体在收缩截面和扩张截面中速度的变化来推算流速。
实验中，可以通过测量喷嘴出口的压力差、流量以及喷嘴的截面积来计算流速。
这种方法适用于气体或液体的流速测量，但是喷嘴的设计和实验过程需相对复杂。
流速测量 实验报告
流速测量实验报告流速测量实验报告引言：流速是流体力学中的一个重要参数，对于研究流体的运动规律和性质具有重要意义。
本实验旨在通过不同方法对流速进行测量，并比较各种方法的准确性和适用性。
实验装置：本实验使用的实验装置主要包括一个流速计、一台水泵、一段管道和一台计时器。
其中，流速计是一种常用的测量流体流速的仪器，通过测量流体通过管道时的压力差来计算流速。
实验方法：1. 直接测量法首先，将流速计安装在管道上，调整好位置并固定。
然后，打开水泵，使水流通过管道。
同时，使用计时器记录水流通过流速计所需的时间。
最后，根据已知的管道截面积，通过计算得出流速。
2. 流量计法在本实验中，我们使用了一个流量计来测量流速。
首先，将流量计安装在管道上，并调整好位置。
然后，打开水泵，使水流通过管道。
同时，使用计时器记录流量计上的读数。
最后，根据已知的时间和流量计的刻度，计算出流速。
3. 流速计法本实验中，我们还使用了一种流速计来测量流速。
首先，将流速计安装在管道上，并调整好位置。
然后，打开水泵，使水流通过管道。
同时，使用计时器记录流速计上的读数。
最后，根据已知的时间和流速计的刻度，计算出流速。
实验结果：经过多次实验，我们得到了如下结果：直接测量法得到的流速为10.5 m/s；流量计法得到的流速为9.8 m/s；流速计法得到的流速为11.2 m/s。
讨论与分析：通过对比实验结果，我们可以发现不同的测量方法得到的流速存在一定的差异。
这是由于不同的测量方法在测量原理和精度上存在差异所致。
直接测量法是最简单直接的方法，但由于存在人为误差和仪器误差，其测量结果可能不够准确。
流量计法和流速计法则通过仪器的测量，减少了人为误差的影响，因此测量结果相对更准确。
此外，我们还注意到实验中使用的仪器对结果的影响。
流速计的精度和灵敏度较高，因此其测量结果相对较准确。
而流量计的精度和灵敏度较低，可能存在一定的误差。
因此，在实际应用中，应根据需要选择合适的测量方法和仪器。
流体力学实验装置的流速测量与控制方法
流体力学实验装置的流速测量与控制方法流体力学实验是研究流体（气体或液体）运动规律和性质的一门学科，而在进行流体力学实验时，流速的测量和控制是非常重要的环节。
本文将重点介绍流体力学实验装置中流速的测量与控制方法。
一、流速测量方法1.1 测速原理在流体力学实验中，流速的测量是十分关键的，常见的流速测量方法包括：旋翼流速仪、热线流速仪和静压孔管流速仪等。
其中，旋翼流速仪通过旋转的方式测量流体的速度，热线流速仪则是利用电热丝受热后的冷却速度与流速成正比，静压孔管流速仪则是通过测量在孔管内外的静压差来确定流速。
1.2 测速步骤在进行流速测量时，首先需要确保实验装置处于稳定状态，接着安装好所需的测速仪器，校准仪器，随后根据实验要求采用相应的方法进行测量。
在测量过程中，需要注意避免外界因素对实验结果的影响，以保证测量的准确性和可靠性。
二、流速控制方法2.1 控制原理在流体力学实验中，流速的控制同样十分重要，常见的控制方法包括：流量控制阀、流速控制器和PID调节器等。
流量控制阀通过调节管道的截面积来改变流体通过的速度，流速控制器则是通过传感器实时监测流速并通过控制器进行相应调节，PID调节器则是利用比例、积分、微分这三种控制方式来实现对流速的精确控制。
2.2 控制步骤在进行流速控制时，首先需要确定所需的流速范围和控制方式，接着根据实验参数设置好控制设备，并进行初始化调试。
在实验进行过程中，需要随时监测流速变化，并根据实时数据进行调节，以保持所需的流速稳定。
总结流体力学实验装置的流速测量与控制是进行流体实验中至关重要的环节，正确的测量和控制方法能够确保实验数据的准确性和可靠性。
因此，实验人员在进行流速测量和控制时，需要严格按照流程操作，并时刻注意实验装置的状态，以保证实验结果的准确和有效。
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图5-6 单光束系统光路示意图 LS—激光器 P—运动的微粒 L—透镜 S—分光镜 M─反射镜 PD—光电检测器
按下式计算流体速度
λ ( f0 − f υ = θ
2 sin 2
)
式中 v--被测流体速度 m/s λ--等于c/ƒ0，c为光速，c=3×108m/s ƒ0--入射激光频率 Hz ƒ--散射光频率 Hz θ--夹统光路示意图） 图5-5 参考光束系统光路示意图（双光束系统光路示意图） LS—激光器 S—分光镜 M─反射镜 L1、L2—透镜 P—运动的微粒 激光器 分光镜 反射镜 、 透镜 运动的微粒 N—光闸 PD—光电检测器 光闸 光电检测器
下图为单光束系统光路图
图5-1 毕托管流速测量示意图
2 ρυ 一般称P0为总压力（全压），P为静压力， 2 为动压 力。即动压力为总压力与静压力之差。由上式可导出 流速的计算式： 2
2
P+
ρυ 2
= P0
υ=
ρ
( P0 − P )
修正计算式
υ = Kp
2
ρ
( P0 − P )
式中 Kp--毕托管速度校正系数。S形毕托管Kp=0.83～0.87， 标准毕托管Kp=0.96左右
图 常用热线探头 a) 一元热线探头 b) 热膜探头 c) 三元热线探头
平均流速计算式 因为
P ρ= RT
被测气体的绝对静压力 被测气体的绝对温度 被测气体的气体常数
被测气体的密度
υ = Kp
RT (P0 − P) = Kp 2 (P0 − P) ρ P
2
管道内平均流速为各测点的平均值
υ == K p
RT 1 2 ⋅ P N
n
∑
i =1
(P0 - P) i
二、常用毕托管的结构与类型
第五章 流速测量
流速是供热和通风空调工程中流体运动 状态的重要参数之一。流速对于供热通风空 调工程的安全生产、经济运行具有重要的意 思。目前，常用的方法有毕托管测速、热点 风速仪、激光多普勒流速仪测速等。
第一节 毕托管流速测量
毕托管是传统的测量流速的传感器，与 差压仪表配合使用，可以测量被测流体的压 力和差压，或者间接测量被测流体的流速。 用毕托管测量流体的流速分布以及流体的平 均流速是十分方便的。另外，如果被测流体 及截面是确定的，还可以利用毕托管测量流 体的体积流量或质量流量。
的运动状态，粒子应细而呈球状，一般直径为0.3～ 10μm 掺入粒子不能改变流体性质，不妨碍光的透过 度，一般气体中可掺入苯二甲酸二辛酯的气溶胶粒子、 线香的烟、氯化铵和硅油的雾等，对水可加入牛奶或 粒度均匀的聚乙烯粒子。 激光测速仪属于非接触测量，无干扰流动的物体， 响应快，分辨率高，对气体、液体均能测量，流速测 量范围为10-6～103m/s。缺点是：光学系统调整复杂， 价格高。
一、毕托管的工作原理
在一个流体以流速v 在一个流体以流速v均匀流动 的管道里，安置一个弯成90 90º 的管道里，安置一个弯成90º 的细管，如图5 的细管，如图5-1，仔细分析 流体在细管端头处的流动情况 可知： 可知：紧靠管端前缘的流体因 受到阻挡向各方向分散， 受到阻挡向各方向分散，以绕 过此障碍物， 过此障碍物，位于管端中心的 流体呈完全静止状态。 流体呈完全静止状态。设管端 中心压力为P Pa）， ），而与细 中心压力为P0（Pa），而与细 管同一深度处流体未受扰动的 某处压力为P Pa），流速为v ），流速为 某处压力为P（Pa），流速为v m/s），流体密度为ρ ），流体密度为 （m/s），流体密度为ρ kg/m3） 则由伯努力方程得： （kg/m3）,则由伯努力方程得：
第三节 热线风速仪 热线风速仪分恒流式和恒温式两种。 热线风速仪分恒流式和恒温式两种。热线 风速仪是利用被加热的金属丝的热量损失与气 风速仪是利用被加热的金属丝的热量损失与气 流速度有关来测量气体流速的， 流速度有关来测量气体流速的，流速越大散热 电流恒定， 量越多。若通过带热体的电流恒定 量越多。若通过带热体的电流恒定，则带热体 的热量一定。 的热量一定。带热体温度随其周围气流速度的 提高而降低，根据带热体的温度测量气流速度， 提高而降低，根据带热体的温度测量气流速度， 这就是目前普遍使用的恒流式热线风速仪的工 作原理。若保持带电体温度恒定 温度恒定， 作原理。若保持带电体温度恒定，通过带热体 的电流势必随其周围气流速度的增大而增大， 的电流势必随其周围气流速度的增大而增大， 根据通过带热体的电流测速度，这就是热敏电 根据通过带热体的电流测速度， 阻恒温式热线风速仪的工作原理。 阻恒温式热线风速仪的工作原理。
激光器有氦氖激光器和氩离子激光器。氩离子激 光器输出功率大，但波长短，因而多普勒频差较大， 这将使信号处理设备复杂化，且其激光频率的稳定性 较差。因而一般使用氦氖激光器，其频率较稳定、价 格较便宜。光电元件一般使用光电倍增管。 使用激光测速仪测流速时要求流体中一定有使激 光散射的粒子。一般液体或自来水，其自身已含有足 够使光散射的粒子，故无需加入粒子已可应用激光测 速。对纯净气体或含粒子不够的流体，需加入粒子后 才能进行激光测速。所加粒子应与被测流体具有相同
一、恒流式和恒温式热线风速仪
图5-7 热线风速仪工作原理图 a) 恒流式 b) 恒温(恒电阻)式
二、常用热线风速仪探头 P58
在恒流式和恒温式热线风速仪中，恒流式是在 变温状态下工作，测头容易老化，使性能不稳定， 并且热惯性影响测量灵敏度，产生滞后。因此，现 在的热线风速仪大多采用恒温式。 此外，工程中采用的流速仪还有叶轮式机械风 速计、螺旋桨风速计、光纤旋桨测速计等。
S形毕托管和直形毕托管也是常见的毕托管，其结 形毕托管和直形毕托管也是常见的毕托管， 构如下图。 构如下图。
S形和直形都是有两根相同的金属管组成，S形感 测头端部作成方向相反的两个相互平行的开口。测定 时，一个开口面向气流，用来测量总压，另一开口背 向气流，测量静压。直形毕托管测端做成两个相对并 相等的开口。 S形和直形毕托管可用来测量含尘浓度高的气体流速。 对于厚壁风道的空气流速测定，使用标准毕托管不方 便，因为其有一个90º的弯角，可以用S形也可用直形 毕托管。
毕托管的形式有多种，其结构各不相同， 毕托管的形式有多种，其结构各不相同，图示为一种基本 型（L形）毕托管的结构图。标准毕托管多为此种形式。 形 毕托管的结构图。标准毕托管多为此种形式。
标准毕托管测量精度较高，使用时不需要再校正， 但由于这种结构型式的静压孔很小，在测量含尘浓度 较高的空气流速时，容易被堵塞，因此，标准毕托管 用于测量清洁空气的流速，或对其他结构型式的毕托 管及其他其他流速仪表进行标定。
图5-4 笛形动压平均管
三、使用毕托管测流体速度的注意事项
P70
第二节 激光测速仪
激光测速仪的工作原理为利用多普勒效 应进行流速测量。当频率为ƒ0的激光照射随 流体一起运动的粒子时，激光被粒子散射。 散射光的频率为ƒ，入射激光与散射光的频率 差为ƒ0-ƒ是与流速成正比例的。因此只要测 出此频率差，即可求出速度值。