第七章流速测量.
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State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
热能与动力机械 测试技术
天津大学机械学院 内燃机燃烧学国家重点实验室
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
第七章 流速测量
本章主要内容
探头的三个感压孔中，居中 的一个为总压孔，两侧的孔 用于探测气流方向，故也称 方向孔。
两个方向孔在同一平面内按 90°夹角布置，总压孔则布 置在两个方向孔的角平分线 上。测速管探头插入气流中， 通过转动干管使得两个方向 孔的压力相等，此时气流方 向与总压孔的轴线平行。
v p2 p1
流速的方向是根据两个方向孔的压力平衡情况来判断的，而流 速的大小根据总压孔压力（p2）与方向孔压力（p1）之间的压 力差进行计算的。
目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
2.测量原理
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
空气通过转杯时，推动叶片转动。根据
叶片的角位移推算流过的空气速度。
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
2( p0 p) (1 )
式中：ε为气体的压缩性修正系数。见表：
对于可压缩气体，其绝对流速还与温度有关，一般用Ma表 示气体流速：
Ma 2( p0 p) k(1 )
式中：k为气体的等熵压缩（或膨胀）指数，对于空气，k=1.40
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
AVM-03风速计
风速计
温度(AVM-03) 温度(AVM-03)
檔位
M/S KNOTS ft/min Km/hr
℃
℉
测量范围
0.3-45.0 0.6-88.0 60-8800 1-140.0
0-60
一．机械法测量流速：转杯风速仪
二．动压法：毕托管
三. 散热率法测量流速：热线风速仪，热球 风速仪——可测低速
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
补充．机械法测量流速
1．种类：杯式、翼式
适用范围： 杯式
翼式
以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指 示。
32-140
分辨率
0.1 0.1 10 0.1 0.1
0.1
误差
± 3% or 0.1 位 ± 3% or 0.1 位 ± 3% or 10 位 ± 3% or 0.1 位
± 0.8
± 1.5
第一节
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
测量空间（三维）流动速度的大小和方向及流体的压力，常用 球形五孔三元测压管、管束形五孔三元测压管和楔形五孔三元 测压管。
考虑到总压和静压误差，引入皮托管校准系数ζ作适当修正：
2( p0 p)
皮托管的标准系数ζ=1.01-1.02，且在较大的流动马赫数Ma和雷 诺数Re范围内保持定值。
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
当被测流体为气体，且流动的马赫数Ma＞0.3时，应考虑压缩 性效应。
根据所测量的流体性质，将毕托管设计成不同的形状， 常用的有L形和T形。
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
（一）基本构造和测速原理
皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面垂直于 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。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。
皮托管测速技术； 热线（热膜）测速技术； 激光多普勒测速技术； 粒子图像测速技术。
学习要求： ☆了解皮托管测速的基本原理和方法，熟练掌握热线流速仪
测速、激光多普勒流速仪测速的基本方法和工作原理。
流速测量
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
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（二）二维气流速度的测量
对于平面流动，可以采用三孔测速管测量其流速的大小和方向 。三孔测速管主要由三孔感压探头、干管、传压管和分度盘等 组成，其中探头可以做成圆柱形、球形、尖劈形等。
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
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皮托管测速的基本原理：
根据不可压缩流体的伯努利方程，流体参数在同一流线上有
着如下关系
p
1 2
2
p0
式中：p0、p分别为流体的总压和静压；ρ为流体密度；v为流 体速度。
可得：
2( p0 p)
皮托管测速技术
毕托管：可同时测得流体总压和静压之差的复合测压 管，又称为动压管、速度探针。分别采用总压管ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
特点：结构简单，使用制造方便，价格便宜，坚固可 靠，精度高。
毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺 寸决定了它的空间分辨率。
锥形探头皮托管：
用普通的皮托管测试时，一般要求 流动的Ma小于临界Ma。对于高Ma （接近1）下的流动，为了避免在 皮托管的头部附近发生脱体激波， 采用锥形探头皮托管，适用于Ma 达0.8-0.85范围的流速测量。
皮托管在使用前必须经过严格标定。
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第七章 流速测量
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探头的三个感压孔中，居中 的一个为总压孔，两侧的孔 用于探测气流方向，故也称 方向孔。
两个方向孔在同一平面内按 90°夹角布置，总压孔则布 置在两个方向孔的角平分线 上。测速管探头插入气流中， 通过转动干管使得两个方向 孔的压力相等，此时气流方 向与总压孔的轴线平行。
v p2 p1
流速的方向是根据两个方向孔的压力平衡情况来判断的，而流 速的大小根据总压孔压力（p2）与方向孔压力（p1）之间的压 力差进行计算的。
目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
2.测量原理
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空气通过转杯时，推动叶片转动。根据
叶片的角位移推算流过的空气速度。
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2( p0 p) (1 )
式中：ε为气体的压缩性修正系数。见表：
对于可压缩气体，其绝对流速还与温度有关，一般用Ma表 示气体流速：
Ma 2( p0 p) k(1 )
式中：k为气体的等熵压缩（或膨胀）指数，对于空气，k=1.40
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AVM-03风速计
风速计
温度(AVM-03) 温度(AVM-03)
檔位
M/S KNOTS ft/min Km/hr
℃
℉
测量范围
0.3-45.0 0.6-88.0 60-8800 1-140.0
0-60
一．机械法测量流速：转杯风速仪
二．动压法：毕托管
三. 散热率法测量流速：热线风速仪，热球 风速仪——可测低速
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补充．机械法测量流速
1．种类：杯式、翼式
适用范围： 杯式
翼式
以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指 示。
32-140
分辨率
0.1 0.1 10 0.1 0.1
0.1
误差
± 3% or 0.1 位 ± 3% or 0.1 位 ± 3% or 10 位 ± 3% or 0.1 位
± 0.8
± 1.5
第一节
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测量空间（三维）流动速度的大小和方向及流体的压力，常用 球形五孔三元测压管、管束形五孔三元测压管和楔形五孔三元 测压管。
考虑到总压和静压误差，引入皮托管校准系数ζ作适当修正：
2( p0 p)
皮托管的标准系数ζ=1.01-1.02，且在较大的流动马赫数Ma和雷 诺数Re范围内保持定值。
State Key Laboratory of Engines, Tianjin University
当被测流体为气体，且流动的马赫数Ma＞0.3时，应考虑压缩 性效应。
根据所测量的流体性质，将毕托管设计成不同的形状， 常用的有L形和T形。
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（一）基本构造和测速原理
皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面垂直于 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。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。
皮托管测速技术； 热线（热膜）测速技术； 激光多普勒测速技术； 粒子图像测速技术。
学习要求： ☆了解皮托管测速的基本原理和方法，熟练掌握热线流速仪
测速、激光多普勒流速仪测速的基本方法和工作原理。
流速测量
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（二）二维气流速度的测量
对于平面流动，可以采用三孔测速管测量其流速的大小和方向 。三孔测速管主要由三孔感压探头、干管、传压管和分度盘等 组成，其中探头可以做成圆柱形、球形、尖劈形等。
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皮托管测速的基本原理：
根据不可压缩流体的伯努利方程，流体参数在同一流线上有
着如下关系
p
1 2
2
p0
式中：p0、p分别为流体的总压和静压；ρ为流体密度；v为流 体速度。
可得：
2( p0 p)
皮托管测速技术
毕托管：可同时测得流体总压和静压之差的复合测压 管，又称为动压管、速度探针。分别采用总压管ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
特点：结构简单，使用制造方便，价格便宜，坚固可 靠，精度高。
毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺 寸决定了它的空间分辨率。
锥形探头皮托管：
用普通的皮托管测试时，一般要求 流动的Ma小于临界Ma。对于高Ma （接近1）下的流动，为了避免在 皮托管的头部附近发生脱体激波， 采用锥形探头皮托管，适用于Ma 达0.8-0.85范围的流速测量。
皮托管在使用前必须经过严格标定。
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