边界层,压力计及压差计,流速及流量的测量
边界层,压力计及压差计,流速及流量的测量23页文档
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
1-6 流速和流量的测量1
（2） C 0 选择在定值范围内， 即 Re d 取值较大 （3）合适的孔板流量计，其C0值为0.6～0.7
4、孔板流量计特点 （1）阻力损失大
2 u0 2 Rg ( i ) hf C0 2
一般为0.8
阻力损失正比于压差计读数R： R↑， uo↑，hf↑
（2）测量范围窄
1 u 0 0
2
缩脉
3
p1
1
2
3
2 u2 u12
2( p1 p2 )
(1)
R 孔板流量计
u1 A1 u2 A2
2( p1 p2 )
A2 位于孔口前方无法测量，而 A0孔可知，可代表 A2
（1）式可写为： u02 u12 C 其中C为校正系数
（2）
流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉
u0
2
1 2 p p1 p2 g ( Z 2 Z1 ) (u0 u12 ) 2
升力： pAf F F2 1
1
1
u1
p1
A f 转子最大横截面积
升力由两个分力F1、F2构成
F1为位能差产生：F1 g ( z2 z1 ) Af Vf g （浮力）
qV u0 A0 C0 A0
2 Rg ( i )
A0 m A1
面积比
2、孔流系数 C 0
通过实验求得
p31.图1-25
Red
C 0 f ( R ed , m)
当 Re 一定值后， 3、安装与使用
du1
Co (m)
d （1）上、下游必须有一定的直管距离（15～40） 和 5 d
流体流速与流量的计算与测量
流体流速与流量的计算与测量流体流速与流量是涉及流体力学的重要概念，对于流体力学的研究和实际应用具有重要意义。
本文将介绍流体流速与流量的概念，以及计算和测量相应数值的方法。
一、流体流速的概念及计算方法流体流速是指流体在单位时间内通过管道或任何其他容器横截面的体积流量。
流体流速可以用公式v = Q/A来计算，其中v表示流速，Q表示流体通过横截面的体积流量，A表示横截面的面积。
根据流体的性质和实际应用的不同，我们需要采用不同的方法来计算流体流速。
以下是几种常见的计算方法：1. 流体通过管道的流速计算：当流体通过圆管时，我们可以使用公式v = 4Q/πD^2来计算流速，其中D表示管道的直径。
这个公式是基于流体连续性方程和泊松方程推导得出的。
2. 流体通过孔口的流速计算：当流体通过小孔或喷嘴时，我们可以使用公式v = √(2gh)来计算流速，其中g表示重力加速度，h表示从孔口到液面的高度差。
这个公式是基于能量守恒原理和伯努利定律推导得出的。
3. 流体通过泵的流速计算：当流体被泵送时，我们可以使用公式v = Q/A来计算流速，其中Q表示泵的流量，A表示泵出口的横截面积。
二、流体流量的概念及计算方法流体流量是指流体在单位时间内通过特定截面的质量或体积。
流体流量的计算方法根据不同的实际应用可以有所差异。
以下是几种常见的流体流量计算方法：1. 流体质量流量计算：流体质量流量可以使用公式m = ρQ来计算，其中m表示流体的质量流量，ρ表示流体的密度，Q表示流体通过截面的体积流量。
2. 流体体积流量计算：流体体积流量可以通过直接测量流体通过的容器的体积来计算。
具体的计算方法根据容器的形状和流体流动的特点可以有所不同。
三、流体流速和流量的测量方法为了准确地测量流体流速和流量，我们可以采用不同的设备和方法。
以下是几种常见的流体流速和流量的测量方法：1. 流速测量方法：- 流速测量仪：采用这种方法可以直接获得流体的流速数值，常见的流速测量仪有流量计和流速计。
空气动力学：平板边界层实验报告1
流体力学实验平板边界层实验报告班级姓名实验日期指导教师北京航空航天大学流体力学研究所流体力学实验平板边界层实验报告一、实验目的测定平板边界层内的流速分布，并比较层流边界层及紊流边界层的速度分布的差别。
二、实验设备本实验使用的是一个二维开路闭口低速风洞，在该风洞实验段中装有两块平板，以分别测量层流及紊流边界层的速度分布。
为测量速度分布，在平板板面上安装有总压排管及静压管。
这些测压管分别用橡皮管连接到多管压力计上，通过测量多管压力计液柱高度推算出速度来，具体原理见后。
为测出实验段风速，在实验段侧壁上装有风速管，风速管的总压孔及静压孔也分别用橡皮管连接于多管压力计上，装备情况见图1。
图1三、实验原理当气流流过平板时由于粘性作用使紧贴平板表面处的流速为零，离开板面速度就逐渐增大，最后达到相当于无粘时的气流速度。
对平板来说，就等于来流速度了。
由于空气粘性很小，只要来流速度不是很小时，流速变化大的区域只局限在靠近板面很薄的一层气流内，这一薄层气流通常叫作边界层。
人为地规定，自板面起，沿着它的法线方向，至达到99%无粘时的速度处的距离，称为边界层厚度δ。
不可压流场中，每一点处的总压P 0，等于该点处的静压和动压122ρv 之和。
p p v 0212=+ρ 则 v p p =-20()ρ（1）因此只需测出边界层内各点处的静压p ，总压p 0，就可计算出各点的速度来。
但考虑到垂直平板方向的静压梯度等于零（即∂∂p y /=0），我们只需在平板表面开一静压孔，所测的静压就等于该点所在的平板法线方向上各点的静压。
要测边界层内的速度分布就只要测出沿平板法线上各点的总压即可。
p i 0──为各测点的总压。
p i ──为各测点的静压。
v i ──为各测点的速度。
γ ──为多管压力计所使用的液体重度（公斤/米3）。
∆h i ──为各测点总压管与静压管的液柱高度差。
ρ ──为空气的密度，实验时可依据当时室温及大气压强由表查出。
1.6 流速与流量的测定
由山上的湖泊中引水至某贮水池,湖面比贮水池面高 出45m,管路总长4000m(包括直管长度和局部阻力当 量长度),要求管道流量达到0.085m3.s-1,试选择管直 径为多少?假定所选管道的磨檫系数λ=0.02.经长期 使用,输水管内壁锈蚀,其磨檫阻力系数增大至 λ=0.03.问此时水的流量减至若干? 机械能衡算式:
l u l u h f = λ1 1 1 = λ2 2 2 ∑ d1 2 g d2 2g 2 2 u1 u2 = u2 = 1.225u1 d1 d2 Q2 = u2 × s2 = 1.225u1 × 2.25s1 = 2.76Q1
2
2
方案二:并联一根 l/2,内径为50mm的管子
l (u2 ) 2 l u u 2 hf = λ 1 1 = λ 2 2 + λ 2 ∑ d1 2 g d1 2 g d1 2 g
0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.45 0.20
d0 工业标准孔板: < 0.5 d1
Re > 6 × 10 4 时,C0 = 0.60 ~ 0.65
Re =
d1u1 ρ
106
η
流量系数与Re之间的关系
1
d1S1u1
0
2
d0S0u0
0
d2S2u2
2
1
R
(3) 安装要求 1) 稳定段长度:上游15~40 d,下游5 d处; 2) 不宜安装在要求阻力很小处(如泵入口). (4) 主要优缺点 优点:结构简单牢固,制造,使用方便,性能稳定 优点: 可靠,造价低, 使用寿命长; 缺点: (1)测量精度普遍偏低; (2)范围度窄; (3)现场安装条件要求高; (4)压损大 约占流量计全部用量的1/4~1/3
边界层,压力计与压差计,流速与流量的测量23页PPT
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
化工原理 第一章 流速和流量的测量
2Rg (0 )
0.648 0.785 0.0752 2 0.08 9.81 (13600 880) 880
0.0136(m3/s) 48.96(m3/h)
2020/7/10
校核Re： 管内的平均流速为：
u qV 0.0136 1.1(m/s)
4
d12
0.1252
4
管道的Re：
2020/7/10
0′ 1′
4、流量的测定 【原理】由于流量（qv）与环隙面积（AR）有关，在 圆锥形筒与浮子的尺寸固定时，环隙面积AR决定于 浮子在筒内的位置，因此，转子流量一般都以转子 的停留位置来指示流量。 【读数】转子流量计玻璃管外表面上刻有流量值， 根据转子平衡时其上端平面（最大截面）所处的位 置，即可读取相应的流量。
2020/7/10
渐缩管
喉管
渐扩管
测压口
测பைடு நூலகம்口
文氏流量计的结构示意图
2020/7/10
2020/7/10
文氏流量计实物图
2、文丘里流量计的测量原理
2020/7/10
【说明】文丘里流量计的测量 原理与孔板流量计相同，也属 于差压式流量计。
根据所连接的U型管压差计确 定R，然后使用公式计算体积流 量。
2020/7/10
3、转子流量计的流量方程
转子共受到三个力：重力（向下）、
压力（向上）、浮力（向上）。
当转子静止不动时，三个力平衡，即：
( p1 p0 ) Af V f g f V f g
0
由此可推得转子流量计的体积流量为：
1
qV CR AR
2( f )V f g Af
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
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。
边界层压力计及压差计流速及流量的测量
整理得
p1 p2 (0 )gR
若被测流体是气体， 0 ，则有
p1 p2 Rg0
2020/6/26
（2）双液体U管压差计 适用于压差较小的场合。 密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ( A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
p1 p2 Rg( A C )
2020/6/26
1. 流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
（平均流速）： u qv A
m/s
2. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
G qm qv u kg/（m2·s）
AA
流量与流速的关系： qm qv uA GA
• 测速管（皮托管） • 孔板流量计 • 文丘里流量计 • 转子流量计
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
转子流量计流动示意图
2020/6/26
2020/6/26
2020/6/26
边界层 压力计与压差计的测量 流速与流量的测量
2020/6/26
一：边界层
概念：
边界层：紧贴壁面非常薄的一区域，流体速度的
变化主要发生在这里。
主体区（外流区）：边界层以外的流动区域。
黏度：速度梯度为1时，单位受力面积上流体层 之间内摩擦力的大小。
黏度应力：两相邻流体层之间单位面积上的内 摩擦力（实际上是表面力中的切应力，又称剪
P
P内管－P外管＝
u
2
2(0)gRu 2 NhomakorabeaR(0 )
2020/6/26
流量的计算：
将U形压差计公式代入式中，得：
u0 C0
2Rg(0 )
根据u0即可计算流体的体积流量：
流速和流量的测定
优点：读取流量方便，测量精度高，能量损失很小，测量 范围宽，可用于腐蚀性流体的测量，流量计前后无须保留 稳定段。 缺点：流量计管壁大多为玻璃制品，不能经受高温和高压， 一般不能超过120℃和392~490kPa，在安装使用过程中也容 易破碎，且要求垂直安装。
qv1
qv2
转子流量计
P V f g( f ) Af
当用固定的转子流量计测量某流体的流量时，式中Vf 、 Af 、f 、均为定值，所以Δp亦为恒定，与流量大小无关 当转子稳定于某位置时，环隙面积为固定值，因此， 流体流经环隙的流量与压力差的关系可借流体通过孔板 流量计锐孔的情形进行描述，即
毕托管与点速度
2 R( ) g
umax
例1-19解题思路
u qm u Re max umax umax
2 gR
0
T0 P T P0
孔板流量计
利用孔板两侧压力差测定流体的流量
分析处理方法：
1.按=0处理 2.考虑≠0的情况 3.考虑取压方法的影响
2
d0
A0
A1
d 1 0.3 0.15 0.082m
A0
4
d0 0.785 0.0822 0.00528m 2
2
由式（1-71a）可求得最大流量的压差计读数Rmax为
Rmax q v max
2
2 2 C0 A0 2 g
空气流动的流体力学原理—压强、流速和流量的测定
管道风速和风量的测定
风速和风量测定一般用到以下仪器设备：
1.毕托管
2.U型压力计
3.橡胶管
4.卷尺或钢尺
5.胶带
6.记号笔
1.确定测定截面和测点；
2.在毕托管上标注测点位置；
3.准备U型压力计；
4.逐点测定动压；
5.记录数值与计算
1.确定测定截面和测点
管径/mm
130
130-200
200-450
450-650
环数
1
2
3
4
（1）用卷尺或钢尺测量管道直径；
1
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
（2）根据下表确定环数和测点。
2
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
2.在毕托管上标注测点
3
0.866R
0.707R
0.612R
4
0.866R
0.707R
H d 2 ~ H dn ) 2
n2
在测定动压时，有时会碰到某些测点的读数出现零值或负值的情况，
这是由于气流很不稳定而出现旋涡所产生的。在上式计算平均动压时，应
将负值当作零计算，测点数n仍包括该测点在内。
习题讲解：
7、计算1200m高空大气的空气重度（假设空气等温变化）
解释：
大气压力：海拔高度每升高1000 m，相对大气压力大约降低12%；
的性能曲线和风网的特性曲线画在同一个坐标图上，两条曲线的交点。
二、离心式通风机的工作点
✓
P H
R1
R
A1
A
PA (H )
A
对流传热实验实验报告
对流传热实验实验报告一、实验目的对流传热现象在工业生产和日常生活中广泛存在，深入理解对流传热的原理和规律对于优化传热过程、提高能源利用效率具有重要意义。
本次对流传热实验的主要目的包括：1、测定空气在圆形直管内强制对流传热的表面传热系数，并与经验关联式的计算值进行比较，加深对对流传热基本原理的理解。
2、了解实验设备的结构和工作原理，掌握实验数据的测量和处理方法。
3、观察和分析影响对流传热系数的因素，如流速、温度等。
二、实验原理对流传热是指流体与固体壁面之间的热量传递过程。
在强制对流情况下，流体的流速对传热系数有着显著的影响。
根据牛顿冷却定律，对流传热的热流量＄＼Phi$ 可以表示为：＄＼Phi ＝ hA\Delta T$其中，＄h$ 为表面传热系数，＄A$ 为传热面积，＄＼Delta T$ 为壁面与流体之间的温差。
对于圆形直管内的强制对流传热，表面传热系数可以通过经验关联式计算。
在本次实验中，采用迪图斯贝尔特（DittusBoelter）关联式：＄Nu ＝ 0023Re^｛08}Pr^｛n}＄其中，＄Nu$ 为努塞尔数，＄Re$ 为雷诺数，＄Pr$ 为普朗特数，＄n$ 的取值取决于流体的加热或冷却情况，加热时＄n ＝ 04$，冷却时＄n ＝ 03$。
努塞尔数、雷诺数和普朗特数的定义分别为：＄Nu ＝＼frac{hd}｛k}＄＄Re ＝＼frac{ud\rho}｛＼mu}＄＄Pr ＝＼frac{＼mu C_{p}｝｛k}＄其中，＄d$ 为管道内径，＄k$ 为流体的热导率，＄u$ 为流体流速，＄＼rho$ 为流体密度，＄＼mu$ 为流体动力粘度，＄C_{p}＄为流体定压比热容。
通过测量流体的流速、温度、压力等参数，可以计算出雷诺数、普朗特数和温差，进而求得表面传热系数的实验值。
将实验值与关联式的计算值进行比较，可以验证关联式的准确性，并分析误差产生的原因。
三、实验设备本次实验所使用的对流传热实验装置主要由风机、风道、电加热管、圆形直管、测温热电偶、压差计、流量计等组成，如图 1 所示。
流量和流速的测量
pf
,0
1dd10
2
(p1
p0)
孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，阻力损失愈大。所
以，选择合适的孔板流量计A0/A1的值，是设计该流量计 的核心问题。
2024/6/21
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs CvA0
2gR A
Cv的值一0.般 98~为 0.9。 9
优点：阻力损失小，大多数
用于低压气体输送中的测量
2024/6/21
令C0 CD
1
1A0 / A1 2
C0—— 孔 流 系 数 ，
u0C0
2p1p0
C0=f (A0/A1,Re1)
用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0 U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA
p1p0AgR
u0 C0
2gRA
2024/6/21
若以体积或质量表达， 则
Vs C0A0
1) 优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。
2) 缺点 不耐高压 (小于0.5 MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。
2024/6/21
5、安装
1) 必须垂直安装（只能测垂直管中流量）； 2) 必须保证转子位于管中心；
（转子上刻有斜槽） 3) 为便于检修，流量计应有旁路。
6、使用
2、孔板流量计的工作原理
流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还 继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最 小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小 处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当 流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量 越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法 就可测量流体流量。
流速和流量的测量
第六节 流速和流量的测量流体的流速和流量是化工生产操作中经常要测量的重要参数。
测量的装置种类很多，本节仅介绍以流体运动规律为基础的测量装置。
1-6-1 测速管测速管又名皮托管，其结构如图1-32所示。
皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面（A 点截面）垂直于流动方向并正对流体流动方向。
外管前端封闭，但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔，流体在小孔旁流过（B ）。
内、外管的另一端分别与U 型压差计的接口相连，并引至被测管路的管外。
皮托管A 点应为驻点，驻点A 的势能与B 点势能差等于流体的动能，即22u gZ p gZ p B B A A =--+ρρ由于Z A 几乎等于Z B ，则()ρ/2B A p p u -= （1-61） 用U 型压差计指示液液面差R 表示，则式1-61可写为：()ρρρ/'2g R u -= （1-62） 式中 u ——管路截面某点轴向速度，简称点速度，m/s ；ρ'、ρ——分别为指示液与流体的密度，kg/m 3；R ——U 型压差计指示液液面差，m ； g ——重力加速度，m/s 2。
显然，由皮托管测得的是点速度。
因此用皮托管可以测定截面的速度分布。
管内流体流量则可根据截面速度分布用积分法求得。
对于圆管，速度分布规律已知，因此，可测量管中心的最大流速u max ，然后根据平均流速与最大流速的关系（u/ u max ~Re max ，参见图1-17），求出截面的平均流速，进而求出流量。
为保证皮托管测量的精确性，安装时要注意：（1）要求测量点前、后段有一约等于管路直径50倍长度的直管距离，最少也应在8~12倍；（2）必须保证管口截面（图1-32中A 处）严格垂直于流动方向； （3）皮托管直径应小于管径的1/50，最少也应小于1/15。
皮托管的优点是阻力小，适用于测量大直径气体管路内的流速，缺点是不能直接测出平均速度，且U 型压差计压差读数较小。
边界层压力计及压差计流速及流量的测量课件
评估水利工程对环境的影响， 为环境保护和治理提供科学依 据。
在环境监测中的应用
测量河流、湖泊、水库等的水质和污 染物排放情况，为环境监测和治理提 供数据支持。
评估环境变化对人类生活的影响，为 环境保护和可持续发展提供科学依据 。
监测气象变化对环境的影响，如风速 、风向等气象参数对污染物扩散的影 响。
涡轮流量计
利用涡轮旋转的原理，通过测量 涡轮旋转的转速和流体密度来计 算流量。
超声波流量计
利用声波在流体中的传播速度与 流体流速有关，通过测量声波在 流体中的传播时间来计算流量。
测量结果的修正与校准
修正参数
根据不同的测量方法和流体特性，可能需要对测量结果进行温度、压力、密度等 参数的修正，以获得更准确的结果。
压差计
由压力感受器、导压管、差压变送器和显示仪表等组成。压力感受器和导压管 负责感知压力变化，差压变送器将压力差转换为电信号，显示仪表则显示测量 结果。
测量精度与误差分析
边界层压力计
在理想情况下，其测量精度较高，误差较小。但在实际应用 中，可能受到流体物性、管道振动、温度等因素的影响，导 致误差增大。因此，需要进行误差分析和校准，以确保测量 精度。
数据一
某河流流速与流量测量数据
数据二
某工业管道气体流速与流量测量 数据
数据三
某污水处理厂入口流速与流量测 量数据
分析三
测量结果在实践中的应用价值探 讨
分析二
测量误差来源分析
分析一
数据准确性评估
感谢您的观看
THANKS
压差计
利用流体在管道中流动时，在不同位 置产生的压力差来测量流速和流量。 通过测量两个位置的压力差，结合管 道截面积，可以计算出流速和流量。
《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
物理实验技术中的流体力学测量与分析方法
物理实验技术中的流体力学测量与分析方法流体力学是研究流体运动和相互作用的学科，广泛应用于物理、化学、工程学等领域。
在物理实验中，流体力学的测量与分析方法是非常重要的一部分。
本文将介绍几种常见的流体力学测量与分析方法。
一、流速测量方法在流体力学实验中，测量流体的流速是至关重要的。
有多种方法可以测量流速，其中最常见的是使用流速计。
流速计有多种类型，包括旋涡流速计、热线流速计和超声波流速计等。
旋涡流速计利用旋涡感应原理，根据流体流过感应探头时产生的旋涡频率来测量流速。
热线流速计则利用电热丝的热量散失与流体流过时的传热速率成正比关系来测量流速。
超声波流速计通过发射超声波并接收回波来测量流体流速。
二、液面测量方法在一些实验中，需要测量液体的液面高度。
常用的测量方法有静压力法和光学法。
静压力法利用液体的静压力与液面高度成正比的原理来测量液面高度。
这种方法简单、精确，适用于各种液体。
光学法则是利用光的折射原理来测量液面高度，通过测量光线在液面处的折射程度来得到液面高度信息。
三、纹影法纹影法是一种常用的流体力学测量方法。
它通过使流体在真空室内流动，并使流动区域成为光学屏幕，然后观察流体的纹影情况，从而获得流体流动的信息。
纹影法可以测量流体的速度分布、湍流行为和流动方向等参数。
这种方法具有无接触、无污染、高精度等优点，广泛应用于涡旋度测量、边界层研究和流体结构分析等领域。
四、压力测量方法在流体力学实验中，常常需要测量流体的压力变化。
常用的压力测量方法有压电式传感器和压力测量仪表。
压电式传感器利用压电效应将压力转化为电信号，通过测量电信号的变化来得到压力信息。
压力测量仪表则是通过测量流体对压力敏感部件的影响，如弯曲变形、电阻或电容变化来得到压力信息。
这些方法具有精度高、稳定性好等特点，广泛应用于流体力学实验中。
综上所述，流体力学测量与分析方法对于物理实验技术的发展和应用至关重要。
通过流速测量、液面测量、纹影法和压力测量等方法，可以获得流体力学实验中所需的流体参数，进而推动流体力学相关领域的发展。
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。
第8章流体压强、速度和流量的测量
典型系统:
电子同步器
CCD
计算机
Nd:YAG激光器
USTC
5 粒子成像速度计( PIV)
激光器
CCD
YAG激光器
双YAG激光器的光路系统示意图
USTC
5 粒子成像速度计( PIV)
算法
第一次曝光的图象
第二次曝光的图象
双曝光的图象
USTC
5 粒子成像速度计( PIV)
算法
计算机 CCD
查询区
1X1mm
流场的像
100X125mm
流场的速 度分布
自相关、互相关
USTC
5 粒子成像速度计( PIV)
（a）尾迹中的粒子图
（b）尾迹的速度场
（c）减去来流速度后的速度场
（d）涡量分布图
PIV定量测量的 活鱼尾迹流场 （来流速度 88mm/s，脉冲 的间隔3ms，查 询区为2.74mm X 2.74mm）
1. 热线风速仪的工作原理 2. 热线风速仪的静态特性 3. 两种运行方式 4.热线风速仪的标定
USTC
3 热线风速仪
热线测速仪（Hot Wire Anemometer，简称HWA），发 明于20世纪20年代。它是将流体速度信号转变为电信号的 一种测速仪器，也可用于测量流体的温度。 其基本原理是，将一根细的金属丝放在流体中，通过电流 加热金属丝，使其温度高于流体的温度，因此将金属丝称 为“热线”。当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金 属丝的一部分热量，使金属丝温度下降。热线在气流中的 散热量与流速有关，散热量导致热线温度变化而引起电阻 变化，流速信号即转变成电信号。
USTC
4 激光多普勒测速仪(LDV)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
u
2 gR( 0 )
2018/11/13
流量的计算：
将U形压差计公式代入式中，得：
u 0 C0 2Rg( 0 )
根据u0即可计算流体的体积流量：
qV u0 A0 C0 A0
2Rg( 0 )
质量流量：
qm qV C0 A0 2Rg ( 0 )
p1 p2 Rg( A C )
2018/11/13
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度， 如空气作为指示剂。
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计
适用于压差较大的情况。
2018/11/13
内管处测得的是管口所在位置的局部流体动 压头与静压头之和，称为冲压头（能）。
2018/11/13
内外管之压强差为： P P内管－P外管＝
若使用U形管压差计，所测流体的密度为ρ， U型管压差计内充有密度为ρ0 的指示液， 读数为R。
u 2
2
P P 内管－P 外管＝
u 2
2
( 0 ) gR
2018/11/13
边界层 压力计与压差计的测量
流速与流量的测量
2018/11/13
一：边界层
概念：
边界层：紧贴壁面非常薄的一区域，流体速度的 变化主要发生在这里。 主体区（外流区）：边界层以外的流动区域。 黏度：速度梯度为1时，单位受力面积上流体层 之间内摩擦力的大小。 黏度应力：两相邻流体层之间单位面积上的内 摩擦力（实际上是表面力中的切应力，又称剪 应力，用τyx表示。
1
1′
A f
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
2018/11/13
转子流量计流动示意图
2018/11/13
2018/11/13
转子流量计的流量方程 ：
转子共受到三个力：重力（向下）、 压力（向上）、浮 当转子静止不动时，三个力平衡，即： 力（向上）。 0 u0 0′
( p1 p0 ) Af V f g f V f g
由此可推得转子流量计的体积流 量为：
qV C R AR 2( f )V f g
2018/11/13
随着流动距离的增大，Re= ρ ν ∞ χ / μ数值变大，会 有一段过渡到湍流，称为过渡区边界层。 边界层内流动将会出现不稳定状态，并逐渐过渡到湍 流体流经固体壁前缘时，边界层的流动一般为层流， 流，此后的边界层称为湍流边界层。 称为层流边界层。
2018/11/13
边界层
Le
流量与流速的关系： qm qv uA GA • • • • 测速管（皮托管） 孔板流量计 文丘里流量计 转子流量计
2018/11/13
一、测速管
测速管又称皮托（Pitot）管 测量原理：流体以流速u流向测速管，在内 管口A处降为0。
2 u P P v A ρ g ρ g 2g
所以 整理得
p1 g(m R) p2 gm 0 gR
p1 p2 ( 0 ) gR
若被测流体是气体， 0 ，则有
p1 p2 Rg 0
2018/11/13
（2）双液体U管压差计 适用于压差较小的场合。 密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ( A C ) ； 扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
1.压力计：
2018/11/13
2018/11/13
2.压差计：
（1）U形压差计 设指示液的密度为 0 ，
p1 p2
被测流体的密度为 。
A与A’ 面 为等压面，即 pA pA' 而
m R A A’
pA p1 g (m R)
pA' p2 gm 0 gR
2018/11/13
边界层 压力计与压差计的测量
流速与流量的测量
2018/11/13
三：流速与流量的测量
1. 流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 qv u （平均流速）： m/s A 2. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
qm q v G u A A
kg/（m2· s）
2018/11/13
三、文丘里（Venturi）流量计
文丘里流量计的流量计算 由于文丘里流量计的测量原理与孔板流量计相同， 其流量计算公式也与孔板流量计相似，即：
qV Cv11/13
四、转子流量计
1、转子流量计的结构
（1）上粗下细的锥形玻璃管（锥 角约在4°左右）； （2）管内一个密度大于被测流体 的固体转子（或称浮子）； （3）流体自玻璃管底部流入，经 过转子和管壁之间的环隙，再从 顶部流出。
充分发展的流动
进口段长度（Le）：流动达到充分发展所需的管长
管内充分发展： 层流时：Le/d≈0.05Re 湍流时：le≈40~50d （Re=ρ ud/μ )
P70
2018/11/13
边界层 压力计与压差计的测量
流速与流量的测量
2018/11/13
二：静力学 基本方程的应用 ：
压力计与压差计的测量