流速測(cè)量(1)教材

流速測(cè)量第一節(jié)畢托管測(cè)速一、基本構(gòu)造和測(cè)速原理考慮總壓和靜壓的測(cè)量誤差，引入畢托管校準(zhǔn)系數(shù)ζ通過(guò)合理調(diào)整畢托管各部分的幾何尺寸，可使總壓、靜壓的測(cè)量誤差接近零。（圖7-1a）對(duì)可壓縮氣體，其總壓p*為：Ma0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0ε0.00250.01000.02250.04000.06200.09000.12800.17300.21900.2750壓縮性系數(shù)ε與馬赫數(shù)Ma的對(duì)應(yīng)值可壓縮氣體，其絕對(duì)流速還與溫度有關(guān)，一般采用Ma表示氣流的速度使用畢托管的幾點(diǎn)要求：普通畢托管測(cè)速要求流動(dòng)Ma小于臨界Mac；對(duì)高M(jìn)a下的流動(dòng)，采用細(xì)長(zhǎng)的錐形探頭可避免在其頭部產(chǎn)生脫體激波；（圖7-1b）測(cè)量超音速氣流需要選用特定形式的總壓和靜壓探頭，并進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定。二、二維氣流速度的測(cè)量流速是矢量，具有大小和方向

平面流動(dòng)方向的測(cè)量，一般采用方向探針來(lái)測(cè)量，即三孔測(cè)速管，可測(cè)量流速的大小和方向。居中的孔為總壓孔，兩側(cè)的孔為方向孔當(dāng)兩方向孔壓力相等時(shí)，認(rèn)為氣流方向與總壓孔的軸線(xiàn)重合方向孔的位置必須對(duì)氣流方向非常敏感，即當(dāng)氣流方向與兩方向孔的角平分線(xiàn)方向出現(xiàn)微小偏差時(shí)，方向孔的壓力就會(huì)出顯著差異。當(dāng)流動(dòng)方向與兩方向孔的角平分線(xiàn)方向偏離Δφ，兩方向孔壓力為：

p為靜壓兩方向孔壓差為：因?yàn)?p1-p3)的最大值不應(yīng)該在Δφ=0處，所以：求(p1-p3)極值得：

兩方向孔在同一平面內(nèi)呈直角分布時(shí)對(duì)氣流的分布最敏感；

因此三孔測(cè)速管探頭的感壓孔位置為：兩方向孔在同一平面內(nèi)按90o夾角分布，總壓孔在兩方向孔的角平分線(xiàn)上。實(shí)測(cè)時(shí)，調(diào)整探頭使兩方向孔壓力相等，此時(shí)總壓孔和兩方向孔的壓力為：方向大小測(cè)量空間流動(dòng)速度的大小與方向,一般采用五孔三元測(cè)速管，氣流方向變化較大時(shí)可采用七孔測(cè)速管三、畢托管的標(biāo)定各種畢托管由于結(jié)構(gòu)上的不同和制造上的差異，在制造后或使用前都必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定?！谛?zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行(圖7-7)——自制風(fēng)管+標(biāo)準(zhǔn)畢托管第二節(jié)熱線(xiàn)(熱膜)測(cè)速技術(shù)熱線(xiàn)風(fēng)速儀用于測(cè)量氣體或液體的平均速度、脈動(dòng)速度等多種流動(dòng)參數(shù)熱電式測(cè)速技術(shù)一、測(cè)量原理熱線(xiàn)電阻RW和它的溫度TW是一一對(duì)應(yīng)的利用探頭的熱量在氣流中的散失強(qiáng)度與氣流速度之間的關(guān)系來(lái)測(cè)量流速在流體溫度一定的條件下，流體的流速僅僅是熱線(xiàn)電流和熱線(xiàn)溫度(即熱線(xiàn)電阻)的函數(shù)，即：對(duì)與流體流動(dòng)方向垂直放置的探頭，其散熱量可表示為：a、b、是與流體參數(shù)及探頭結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n是與流速有關(guān)的常數(shù)1.恒流式通過(guò)熱線(xiàn)風(fēng)速儀的加熱電流恒定，它的溫度(即電阻)隨周?chē)黧w速度的變化而變化ARwRaR3R1R2R熱線(xiàn)2.

恒溫(恒電阻)式通過(guò)調(diào)節(jié)熱線(xiàn)兩端的電壓以保持熱線(xiàn)的溫度(電阻)不變，可根據(jù)電壓值的變化測(cè)出熱線(xiàn)電流變化量。ARwR4R3R1R2R熱線(xiàn)恒流式受熱慣性影響，靈敏度隨被測(cè)流體流動(dòng)變化頻率減小而降低，且產(chǎn)生相位滯后等缺點(diǎn)；實(shí)際應(yīng)用中，大多采用頻率特性較好的恒溫式。二、熱線(xiàn)風(fēng)速儀的探頭結(jié)構(gòu)熱線(xiàn)、熱膜，三維熱線(xiàn)探頭熱線(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度低，承受的電流小，如果在液體或帶有顆粒的氣流中工作，多使用熱膜探頭。常用的金屬絲有鎢絲、鉑絲和鍍鉑鎢絲；鎢絲電阻溫度系數(shù)高，機(jī)械強(qiáng)度好，但易氧化，最高可用溫度300度；鉑絲電阻溫度系數(shù)也很高，抗氧化能力強(qiáng)，最高可用溫度800度，但機(jī)械強(qiáng)度差；綜合鎢絲和鉑絲的優(yōu)缺點(diǎn)，鍍鉑鎢絲是理想的熱線(xiàn)材料三、熱線(xiàn)風(fēng)速儀的特點(diǎn)幾何尺寸小，對(duì)來(lái)流干擾較小，能測(cè)量附面層及狹窄流道內(nèi)的參數(shù)；熱慣性小，可測(cè)量透平壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)失速、燃燒室內(nèi)湍流強(qiáng)度等脈動(dòng)氣流參數(shù)；熱膜探頭機(jī)械強(qiáng)度高，受振動(dòng)小，可在惡劣流場(chǎng)中工作，但其頻率響應(yīng)范圍比熱線(xiàn)探頭窄，測(cè)量精度不高，工藝復(fù)雜，損壞后不易修復(fù)；熱線(xiàn)探頭機(jī)械強(qiáng)度低，承受的電流小，不適于在液體或帶有顆粒的氣流中工作。三、激光多普勒流速儀非接觸式測(cè)速方法1.工作原理激光多普勒效應(yīng)激光照射到隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒上，微粒散射的散射光頻率將偏離入射光頻率，這種現(xiàn)象叫做激光多普勒效應(yīng)。散射光與入射光的頻率偏離量叫多普勒頻移，多普勒頻移與微粒的運(yùn)動(dòng)速度即流速成正比。2.基本光路系統(tǒng)參考光束系統(tǒng)

圖7-11單光束系統(tǒng)

圖7-12雙光束