速度测量方法与实践.ppt

第七章 流速测量 内容提要 皮托管测速 热线流速仪测速 激光多普勒流速仪测速 第一节 皮托管测速法 一、测速原理 二、皮托管的分类 标准L型：适用于普通一维流动，不适用于沿气流方向速度急剧变化的地方。 T型动压管：适用于含尘浓度高的管道，轴向尺寸大，不适用于在轴向上速度变化较大的场合。 笛型动压管：适用于测量大尺寸流道内的平均动压。 二元测压管：适用于平面气流的测量 三元测压管：适用于空间气流的测量 三、二维气流速度的测量 测量依据：不可压缩理想流体对某些规则形状物体的绕流规律。 测量内容：流速的方向和大小 常用测压管：三管型测速管、三孔测速管 三孔测速管 1、基本构造 2、三孔测速管感压探头的形状 3、方向孔的开设原则 两方向孔在同一平面内成直角，总压孔开设在两方向孔的角平分线上。 三、皮托管的标定 2、标定步骤： 按图示位置安装好被标定的皮托管，连接好测量管路； 合理选择标定流速的范围，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值△h和被标定皮托管的动压值△h1 整理数据，拟合成标定方程。 第二节 热线流速仪测速 一、特点 探头尺寸小，响应快 灵敏度高 对流场无干扰 信号连续 不添加示踪粒子 成本低，便于制造 二、适用场合 微风速（冷库和空调房间） 脉动速度（内燃机燃烧室内的湍流强度） 皮托管难以安装的场合（压气机级间） 三、基本构造 探头（热线探头和热膜探头） 信号和数据处理系统 探头 热线几何尺寸比热膜小，响应频率高，但机械强度低，不适合在液体和带有颗粒的气流中工作。热膜制造工艺复杂，价格昂贵。 四、工作原理 热平衡原理 加热的金属丝由温度升高所产生的热量等于流体所带走的热量。 若通过热线的电流为I,热线的电阻为R,热线所产生的热量为： 热线所散失的热量： 热平衡得： 五、工作方式 第三节 激光多普勒流速仪测速 多普勒效应 19世纪德国物理学家多普勒发现的声学效应，是指在声源和接收器之间存在着相对运动时，接受器收到的声音频率不等于声源所发出声音的频率。 声音的多普勒效应可由高速行驶火车的声调变化而觉察。 光学多普勒效应 1925年，爱因斯坦提出了光学多普勒效应。当光源和光接受器之间存在相对运动时，接收到的光波频率与光源所发出光波频率存在偏移，偏移的大小与相对速度成正比。 一、特点 对流场无干扰 输出特性线性好，无需标定 精度不受流体特性及环境参数的影响 分辨率高，响应快 测速范围广 测量方向性稳定 可测量逆流中的湍流速度  被测流体要有一定透明度管道要有透明窗口 测纯净水或空气时要掺入适当散射粒子 流速高时要求提高激光输出功率信号处理难 价格贵 使用时有一定防震要求光学系统与管道无相对运动 二、工作原理 光源和光接受器均固定，而在流体中加入能够随流体一起流动的失踪粒子，由于微粒对入射光的散射作用，当它接受入射光的照射后，会将这一入射光散射，固定的光接受器接收到的散射光频率与光源发出的光频率存在偏移，偏移量的大小取决于微粒的运行速度。 三、测速原理示意图 四、散射微粒的基本特性 能够很好的跟随流体的运动 具有高的散射效率 具有良好的物理化学性质 优点 缺点 基本表达式 典型多普勒测速仪系统构成图　 * V2,p2 z1 z2 V1,p1 理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时，具有三种形式的能量：位势能、压力势能和动能，在流线上任何一处三者能量之和保持恒定。 皮托管： 图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压力 p0，而具有静压孔的外管感受静压力 p。 p p0 带半球形头部的标准皮托管 带锥形头部的标准皮托管 T型皮托管 静压管 总压管 笛型皮托管 总压孔 静压孔 皮托管 三管型测速管 三孔测速管 三孔测速管感压探头的形状 球形 尖劈形 普通圆柱型 发散圆柱型 聚合圆柱型 三孔测速管感压孔 4、流速方向的判断 转动法：当p1=p3时，证明方向孔2对准气流方向。 5、流速大小的确定 1、标定系统: 稳流段 总压管 收敛段 静压孔 被标定的皮托管 A B 钨和铂 铬和铂 恒流式 恒温式 空调风道内的风速测量 *