畢托管測(cè)速試驗(yàn)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——畢托管測(cè)速試驗(yàn)（四）畢托管測(cè)速試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

1.通過對(duì)管嘴吞噬出流點(diǎn)流速及點(diǎn)流速系數(shù)的測(cè)量，把握用畢托管測(cè)量點(diǎn)流速的技能；2.了解普朗特型畢托管的構(gòu)造和適用性，并檢驗(yàn)其量測(cè)精度，進(jìn)一步明確傳統(tǒng)流體力學(xué)量測(cè)儀器的現(xiàn)實(shí)作用。

二、試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)的裝置如圖4.1所示。

圖4.1畢托管試驗(yàn)裝置圖

1.自循環(huán)供水器；2.試驗(yàn)臺(tái)；3.可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器；4.水位調(diào)理閥；5.恒壓水箱；6.管嘴7.畢托管；8.尾水箱與導(dǎo)軌；9.測(cè)壓管；10.測(cè)壓計(jì)；11.滑動(dòng)測(cè)量尺（滑尺）；12.上回水管。

說明：

經(jīng)吞噬管嘴6，將高低水箱水位差的位能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，并用畢托管測(cè)出其點(diǎn)流速值。測(cè)壓計(jì)10的測(cè)壓管1、2用以測(cè)量低水箱位置水頭，測(cè)壓管3、4用以測(cè)量畢托管的全壓水頭和靜壓水頭，水位調(diào)理閥4用以改變測(cè)點(diǎn)的流速大小。

圖4.2畢托管結(jié)構(gòu)示意圖

三、試驗(yàn)原理

圖4.3畢托管測(cè)速原理圖

u?c2g?h?k?h

k?c2g（4.1）

式中：u——畢托管測(cè)點(diǎn)處的點(diǎn)流速；

c——畢托管的校正系數(shù)；

?h——畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。

u???2g?H（4.2）

聯(lián)解上兩式可得???c?h/?H（4.3）式中：u——測(cè)點(diǎn)處流速，由畢托管測(cè)定；

??——測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)；

?H——管嘴的作用水頭。

四、試驗(yàn)方法與步驟

1、準(zhǔn)備(a)熟悉試驗(yàn)裝置各部分名稱、作用性能，搞清構(gòu)造特征、試驗(yàn)原理。(b)用醫(yī)塑管將上、下游水箱的測(cè)點(diǎn)分別與測(cè)壓計(jì)中的測(cè)管1、2相連通。(c)將畢托管對(duì)準(zhǔn)管嘴，距離管嘴出口處約2~3cm，上緊固定螺絲。

2、開啟水泵順時(shí)針開啟調(diào)速器開關(guān)3，將流量調(diào)理到最大。

3、排氣待上、下游溢流后，用吸氣球（如醫(yī)用洗耳球）放在測(cè)壓管口部抽吸，排除畢托管及各連通管中的氣體，用靜水匣罩住畢托管，可檢查測(cè)壓計(jì)液面是否齊平，液面不齊平可能是空氣沒有排盡，必需重新排氣。

4、測(cè)記各有關(guān)常數(shù)和試驗(yàn)參數(shù)，填入試驗(yàn)表格。

5、改變流速操作調(diào)理閥4并相應(yīng)調(diào)理調(diào)速器3，使溢流量適中，共可獲得三個(gè)不同恒定水位與相應(yīng)的不同流速。改變流速后，按上述方法重復(fù)測(cè)量。

6、完成下述試驗(yàn)項(xiàng)目：

（1）分別沿垂向和沿流向改變測(cè)點(diǎn)的位置，觀測(cè)管嘴吞噬射流的流速分布；（2）在有壓管道測(cè)量中，管道直徑相對(duì)畢托管的直徑在6~10倍以內(nèi)時(shí)，誤差在2~5%以上，不宜使用。試將畢托管頭部伸入到管嘴中，予以驗(yàn)證。

7、試驗(yàn)終止時(shí)，按上述3的方法檢查畢托管比壓計(jì)是否齊平。

五、試驗(yàn)結(jié)果及要求

試驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)NO.

0.5

校正系數(shù)c=1.0,k=44.27cm/s

試驗(yàn)記錄表格試驗(yàn)次數(shù)123456789上、下游水位計(jì)h1(cm)h2(cm)????cm)2121.221.221.221.221.221.221.221.2畢托管測(cè)壓計(jì)h3(cm)h4(cm)?h?cm)21.2522.722.622.522.422.222.222.222.2測(cè)點(diǎn)流速測(cè)點(diǎn)流速系數(shù)u?k?h(cm/s)204.1210.9210.5210.0209.5208.6208.6208.6208.6???c?h?H1.0061.0351.0321.0301.0281.0231.0231.0231.02336.436.436.436.436.436.436.436.436.415.415.215.215.215.215.215.215.215.214.2514.314.314.314.314.314.314.314.336.53736.936.836.736.536.536.536.5畫出管嘴吞噬射流速度分布如圖：

BuOriginPro8EvaluationOriginPro8Evaluation210OriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationB207OriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8EvaluationOriginPro8Evaluation204024Ad(CM)

有圖可看出，成拋物線分布，結(jié)果確鑿。

六、試驗(yàn)分析與探討

1.利用測(cè)壓管測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí)，為什么要排氣？怎樣檢驗(yàn)排凈與否？

畢托管、測(cè)壓管及其連通管只有充滿被測(cè)液體，即滿足連續(xù)條件，才有可能測(cè)得真值，否則假使其中夾有氣柱，就會(huì)使測(cè)壓失真，從而造成誤差。誤差值與氣柱高度和其位置有關(guān)。

對(duì)于非堵塞性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差，但若不排除，試驗(yàn)過程中很可能變成堵塞性氣柱而影響量測(cè)精度。檢驗(yàn)的方法是畢托管置于靜水中，檢查分別與畢托管全壓孔及靜壓孔相連通的兩根測(cè)壓管液面是否齊平。假使氣體已排凈，不管怎樣抖動(dòng)塑料連通管，兩測(cè)管液面恒齊平。

2.畢托管的壓頭差Δh和管嘴上下游水位差ΔH之間的大小關(guān)系怎樣？為什么？Δh大于ΔH，本試驗(yàn)在管嘴吞噬出流的軸心處測(cè)得過程中有能量損失，但甚微。3.所測(cè)的流速系數(shù)?′說明白什么？試驗(yàn)存在一定的誤差，但誤差很小。

4.據(jù)激光測(cè)速儀檢測(cè)，距孔口2-3cm軸心處，其點(diǎn)流速系數(shù)?′為0.996，試問本試驗(yàn)的畢托管精度如何？如何確定畢托管的矯正系數(shù)c？

若以激光測(cè)速儀測(cè)得的流速為真值u，則有?′為0.996，而畢托管測(cè)得的該點(diǎn)流速為208.6cm/s，精度還行，則欲率定畢托管的修正系數(shù)，則可令C=0.996/1.023=0.97。

5.普朗特畢托管的測(cè)速范圍為0.2-2m/s，流速過小過大都不宜采用，為什么？另測(cè)速時(shí)要求探頭對(duì)正水流方向(軸向安裝偏差不大于10度)，試說明其原因（低流速可用傾斜壓差計(jì)）。1）施測(cè)流速過大過小都會(huì)引起較大的實(shí)測(cè)誤差，當(dāng)流速大于2m/s時(shí)，由于水流流經(jīng)畢托管頭部時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部分開現(xiàn)象，從而使靜壓孔測(cè)得的壓強(qiáng)偏低而造成誤差。（2）同樣，

若畢托管安裝偏差角（流速u是實(shí)際流速u在其軸向的分速）過大，亦會(huì)引起較大的誤差。

6.為什么在光、聲、電技術(shù)高度發(fā)展的今天，依舊常用畢托管這一傳統(tǒng)的流體測(cè)速儀器？畢托管測(cè)速原理是能量守恒定律，簡(jiǎn)單理解。而畢托管經(jīng)長(zhǎng)期應(yīng)用，不斷改進(jìn)，已十分完善。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用便利，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于液、氣流的測(cè)量（其測(cè)量氣體的流速可達(dá)60m/s）。光、聲、電的測(cè)速技術(shù)及其相關(guān)儀器，雖具有瞬時(shí)性，靈敏、精度高以及自動(dòng)化記錄等諸多優(yōu)點(diǎn)，有些優(yōu)點(diǎn)畢托管是無(wú)法達(dá)到的。但往往因其機(jī)構(gòu)繁雜，使用約束條件多及價(jià)格昂貴等因素，從而在應(yīng)用上受到限制。特別是傳感器與電器在信號(hào)接收與放大處理過程中，