流速测量实验实验报告

武汉大学教学实验报告

专业 2011年 5月 7 日

实验名称 流速测量（毕托管）实验 指导教师 姓名

年级

学号

成绩

一、预习部分

1． 实验目的 2． 实验基本原理

3． 主要仪器设备（含必要的元器件、工具） 1、 实验目的：

（1） 通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方法。

（2） 绘制各垂线上的流速分布图，点绘断面上的等流速分布曲线，以加深对明槽水流流速分

布的认识。

（3） 根据实测的流速分布图，计算断面上的平均流速v 和流量Q 测，并与实验流量Q 实相比较。

2、 实验基本原理：

毕托管是由两根同心圆的小管所组成。A 管通头部顶端小孔，B 管与离头部顶端为3d 的断面上的环形孔相通（如仪器图所示）。环形孔与毕托管的圆柱表面垂直，因此它所测得的是水流的势能γ

p

z +

，在测压牌上所反映的水面差2

2

()()22p

p

h z z g

g

υυγ

γ

∆=+

+

-+

=

即为测点的流速水头。

为了提高量测的精度，将比压计斜放成α角，若两测压管水面之间的读数差为L ∆，则有

αsin L h ∆=∆，从而可以求得测点的流速表式：22sin C g h C g L υα=∆=∆

式中 C —流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由率定得之。本实验使用的毕托管，经率定C =1。

垂线流速分布图绘制，垂线平均流速计算

流速分布图的面积W 除以水深h ，就是垂线的平均

流速υ，即W

h

υ= 。

断面平均流速计算

断面平均流速11n

i i n υυ==∑ ；式中：

υ为垂线平均流速（cm/s ）；i υ第i 根垂线上的平均流速（cm/s ）； n 为垂线个数。

流速分布图

流量计算

实测流量Q A υ=⨯测 ；式中：Q 测—实测流量（cm 3/s ）；υ为断面平均流速（cm/s ）；A 为过水断面面积（cm ） 3、 主要仪器：毕托管、比压计及水槽

毕托管测速示意图

二、实验操作部分

1. 实验步骤

（1）打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在20厘米左右。

（2）用测针测得水深h 。如图所示，在断面上布置5条垂线，每条垂线布置5个测点。毕托管

最高点宜在水面以下2厘米，最低点为毕托管的半径（0.4厘米），其余各点均布其中。 （3）按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。把毕托管

首先放在一条垂线上，接着把毕托管放到槽底，同时测读固定毕托管测杆标尺上的读数，稍待稳定后，再测读比压计上的读数H A 、H B ，这就完成了第1个测点的工作。然后将毕托管依次提升，直至水面下2厘米那一点为止。（本次实验值测量中间一条垂线） （4）将测得的数据进行分析、整理，并采用坐标纸按一定的比例：

①点绘各垂线上的流速分布图。

②点绘断面上各等流速点的分布曲线。 测量端面垂线及测点分布图 （5）分析比较实测流量与实验流量有何差别。

实验过程注意事项

（1） 测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：从比压计三通管注入有一定 压

计两测管中的水面应该齐平，否则要重新冲水排气，直至两管水面齐平后方能进行测速工作。

（2） 实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后，将毕托管放入防气盒静

水中，检查是否进气，若比压计两管水面不平，说明所测数据有误差，应重新冲水排气，重新施测。

（3） 毕托管嘴必须正对流向。

（4） 测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点读数，当测管中的水面上

下脉动时，读取平均值。

三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）

1． 实验数据、表格及数据处理 2． 实验操作过程（可用图表表示） 3． 结论

1、 实验数据，表格及数据处理

已知数据：毕托管直径d =0.8（cm ），比压计倾斜角α=30°，重力加速度g =980（cm/s 2）。 实测数据与计算：测针量得水深h =24.46cm 。

测量数据表格：

HA HB 17.120.4021.7919.48 2.31 1.1647.68211.06 4.3422.1918.93 3.26 1.6356.52315.00

8.2822.4018.75 3.65 1.8359.89

418.94

12.2222.6518.58 4.07 2.0463.23

522.8816.1622.8018.42 4.38 2.1965.52626.8220.10

22.8518.32

4.53

2.27

66.70

水面中垂线

L=B/2

垂线编号测点编号毕托管测

杆读数

测点到

槽底高Δh=ΔLsina 测点流速u（cm/s)测线平均流速ū (cm/s)57.3124.46

斜比压计读数

ΔL=HA-HB (cm)

2、 实验结论

由实验数据可以得到中垂线上的流速分布图，经过计算可以得到测线平均流速：

u 57.31(/)W

cm s h

== 。

则断面平均流速：57.31(/)u u cm s ==

实验得到的流速分布曲线图

3、 实验成果的评价

本实验的操作流程较为简单。

实验中产生误差的主要因素有：比压计读数、毕托管读数的误差；实验中毕托管与水流方向存在一定的夹角，同时实验环境影响水流，水流存在波动，不可能完全按一个方向流动。总之在误差允许的范围内，本次试验结果能够反映明槽水流的分布特点。 4、 思考题

1、毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？

答：毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体，即满足连续条件，才有可能测得真值，

否则如果其中夹有气柱，就会使测压失真，从而造成误差。误差值与气柱高度和其位置有关。对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很可能变成堵塞性气柱而影响量测精度。

2、为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对了流向？

答：因为毕托管测流速是将来流的动能全部转化成势能，因此必须将毕托管正对来流方向。

转动毕托管，当两液柱高度差最大时的位置，就可判断毕托管已正对了流向。 3、比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？

答：不影响。因为比压计测量的是两个位置的压强差，而与安放高度无关，所以，比压

计安放高度的高低，不影响测得的压强差数据。

教 师 评 语

指导教师 年 月 日