流速量测(毕托管)实验(完成)

二：实验操作部分

武汉大学教学实验报告

1：实验数据，表格及数据处理 学院：水利水电学院

专业：水利类 2011 年 12 月 20 日

2：实验操作过程（可用图表示）

实验名称 流速量测（毕托管）实验 指导老师

杨小亭

3 结论

姓名

赵亮

年级

10 级

学号

2010301580103

成绩

一：预习部分

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

有

1：实验目的 h

L sin

，从而可以求得测点的流速表达式：

2:实验基本原理

u

C

2g h

C 2 g L sin

3：主要仪器设备（含必要的元器件，工具）

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。

1 、垂线流速分布图的画法，垂线平均流速的计算

将所测得的同一垂线各点流速，按选定的比例尺画在坐标纸上。槽底的底流为零，水面的 一、实验目的要求

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。

流速矢端为水面以下各点流速矢端向上顺延与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端所

围成的矢量图，即为垂线流速分布图。显然，流速分布图的面积除以水深

h ，就是垂线的平均 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

流速 u 。

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。

二、主要仪器设备

垂线平均流速： u

w

h

毕托管、比压计及水槽。简图如下：

式中 u —垂线平均流速（ cm/s ）；

2

w —垂线流速分布图的面积

（ cm

h —水深（ cm ）。

）；

2、断面平均流速的计算

n

1 断面平均流速：

v

u

i

n

i 1

式中 v —断面平均流速（ cm/s ）；

u —第 i 根垂线上的平均流速（ cm/s ）；n —垂线个数。

i

毕托管测速示意图

三、实验原理

量测断面垂线及测点布置图

垂线流速分布图

3、流量的计算 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。 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

p z ，在测压牌上所反映

实测的流量： Q v A 测 式中 Q 测—实测流量（ cm 3/s ）；v —断面平均

流速（ cm/s ）；A —过水断面面积（ c ㎡）。

3/s ）；v—断面平均流速（cm/s）；A—过水断面面积

（ c ㎡）。

实验流量从电磁流量计中读出。 2 2

p u p u 的水面差h ( z

) ( z ) 即为测点的流速水头。 2 g 2 g

` 四、方法步骤

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。三：实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）

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

七、思考题：

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。 1. 毕托管、比压计排

气不净，为什么会影响测量精度？

3、按所布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如：把毕托管首先放在第一条垂线上，即毕托

管中心到槽边壁的距离（B/10 ）厘米。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

答：毕托管、比压计极其连通管道只有充满

被测液体才能满足连续条件，才有可能测得

真

值；否则若有气泡夹杂，会使测压存在误

差。误差值与气柱高度和位置有关。对于非

堵塞

数，稍待稳定后，再测读比压计上的读数 A 、 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。其它各条垂线的测量方法同上述步骤一样，并把各条垂线

各测点相应的距离和高度记录在垂线流速分布测点表中。

性气泡，虽不产生误差，但若不将它排除，

实验过程中可能变成堵塞性气柱而影响精

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。

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：

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。（a）点绘各垂线上的流速分布图。（b）点绘断面上各等流速点的分布曲线。

5、分析比较实测流量与实验流量有何差别。 3. 比压计安放位置的高低，是否影响测量数据？为什么？

五、注意事项

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

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力

安放高度的高低，不影响测得的压强差数据。的水流，使水和空气由毕托管喷出，冲水约 3 分钟左右将毕托管浸入防气盒静水中。然后打开三通管，

在大气压强作用下比压计测管中的水面下降，待降不便于测读的位置时，用止水夹夹紧三通管。此时比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。八、误差来源

分析

1、水槽内水流未稳定就开始测量，导致误差偏大。

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，

2、毕托管嘴未正对水流，测得流速有误差。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。

六、量测与计算

1、已知数据

由电磁流量计读出实验流量Q

实

水槽宽度B=60（cm）。毕托管直径d=0.8 （cm）。

2

水压计倾斜角=30°。重力加速度g=980（cm/s

）。

2、实测数据与计算

槽底测针读数-3.64 厘米；测针尖接触水面时的读数19.37 厘米；测针量得水

深h= 23.01 厘米。

垂线流速分布测定表

垂线编号测点

编号

测点到

槽底高

度

（cm）

毕托管测

杆读数

cm

斜比压读数L

A - B

A B

cm cm cm

L

h

sin

cm

测流流

速u

cm/s

垂线平

均

流速u

cm/s

、1 0.400 2.900 22.09 19.55 2.54 1.270 49.89