毕托管测速实验.docx

毕托管测速实验一、 目的和要求1. 通过对管嘴淹没出流的点流速和点流速系数的测量，掌握用Pitot管测量点流速的 技能；2. 了解Prandtl型Pitot管的构造和实用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流 体力学量测仪器的现实作用二、 实验原理根据Bernoulli方程，Pitot管所测点的速度表达式为：u = cJ2gAh =、就其中，u Pitot管测点的流速；c——Pitot 管的校正系数，取 c=1.0 （一般 c=1±1%o）； k = c、2g ；△h——Pitot管的总水头与静压水头差又根据Bernoulli方程，从孔口出流计算测点的速度表达式为：u =^\：2 gAH其中，u——测点的速度，由Pitot管测定；△H——管嘴的作用水头，由测压管1和2号管的水位差确定；甲'一一测点流速系数，上两式相比可得：中'=c% Ah AH （一般平'=0.996± 1%o）三、实验装置1. 实验装置如图1所示图1毕托管实验装置图1自循环供水器；2实验台；3可控硅无级调速器；4水位调节阀；5恒压水箱；6管嘴；7 毕托管；8尾水箱与导轨；9测压管；10测压计；11滑动测量尺；12上回水管2. 装置使用说明a . Pitot管7在导轨8上可以上下、左右移动，调整测点的位置；b. 测压管9,其中1和2号管用以测量高、低水箱水位差，3和4号管用以测量Pitot 管的总水头和静水头；c. .水位调节阀用以改变测点流速的大小；四、实验步骤1. 准备a. 熟悉实验装置各部分名称和作用，分解Pitot管，搞清其构造和原理；b. 用医塑管将高、低水箱的测压点分别与测压管9中的1和2号管相连通；c. 将Pitot管对准管嘴，距离管嘴出口处约2〜3cm （轴向偏差小于10度），上紧固定 螺丝；d. 记录有关常数；2. 开启水泵顺时针打开调速器开关3,将供水流量调节到最大；3. 排气 待上、下游水箱溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸， 排除Pitot管及各连通管中的气体。

用静水匣罩住Pitot管，使之处于静水中，检查测压管3 和4号的液面是否平齐，如不齐，必须重新排气；如果测压管的1和2号的液面分别与上下 游水箱液面不齐，同样必须重新排气4. 记录待测压管液面静止后，移动滑尺11，测量并记录各测压管液面的高度，填入 表1；5. 改变流量 打开和关闭调节阀4,并相应调节调速器3,使水箱溢流量适中，重复步 骤4；（在此，共可获得三个不同的流量）；6. 观察实验：a. 流量不变，分别沿垂向和纵向移动Pitot管，改变测点位置，观察管嘴淹没射流的 速度分布；b. 在有压管道的流速测量中，当管道直径与Pitot管直径之比小于6〜10时，误差大 于2〜5%，不宜使用试将Pitot管头部伸入到管嘴中，予以验证；7. 实验结束时，按步骤3的方法检查Pitot管比压计的液面是否平齐五、实验结果与计算实验台号 c=1.0k=44.27 cm0./5s表5-1实验记录表格实 验 次 数上、下游水位计毕托管测压计测点流速u = k< Ah(cm/s)测点流速 系数hl(cm)h2 (cm)AH (cm)hl(cm)h2 (cm)Ah(cm)中,=c$Ah! AH六、实验分析与讨论1. 利用测压管测量点的压强时，为什么要排气?怎样检验排净与否？2. Pitot管的动压头Ah和上下游水位差AH之间的大小关系怎样?为什么？3. 对于实际的粘性流体，流速系数中＜1,说明了什么？ 一小'.4. 如果用激光测速仪检测出距孔口 2〜3cm处的流速，可得本实验的点流速系数中为0.996。

据此，如何确定Pitot管的修正系数c?且以最大流量为例，计算本实验Pitot管的精 度？七、参考资料：1. 《流体力学实验》王英谢晓晴李海英主编中南大学出版社2. 《流体力学实验计数》陈克诚浙江大学出版社3. 《实验流体力学》朱仁庆杨松林杨大明编著国防工业出版社4. 《应用流体力学实验》毛根海高等教育出版社5. 《奇妙的运动流体力学科学》毛根海浙江大学出版社有关Pitot管的介绍Pitot管测速原理是能量守衡定律，其测速范围为0.02〜2m/sPitot管经长期应用，不 断改进，已十分完善具有结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好等优点因而被广 泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）光、声、电的测速技术及相关仪器，虽具有瞬时性，灵敏精度高以及自动化记录等优点， 有些优点Pitot管是无法达到的，但是往往因其机构复杂，使用约束条件多及价格昂贵等因 素，从而在应用上受到限制尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失真， 或者随使用时间的长短，环境温度的改变是否漂移等，难以直观判断致使可靠度难以把握， 因而所有光、声、电的测速仪，包括激光测速仪都不得不用专门装置定期率定（有时是用 Pitot管率定）。

可以认为至今Pitot管测速仍然是最可信，最经济可靠而简便的测速方法。