[注册结构专业基础]流体运动参数的测量讲义.docx

第九节　流体运动参数的测量一、流速的测量（一）测速管（毕托管）毕托管是测量点流速常用的仪器图 6-9-1 表示它的测速原理它是由测压管和测速管两部分组成测速管口 a迎着来流方向，使来流的动能转化为压能，故测到的是动压加静压（全压）测压管开口 b 的方向是与来流垂直，只能测到静压两者之差为动压． 其实际构造如图 6-9-2 所示，全压测孔开在半球头的顶端，静压测孔开在距端头部 ( 3 一 5 ) d 的侧面上，一般为 8 个均匀分布的0.ld 小孔全压与静压分别由两个细管引至全压端1和静压端 2 ，再接到压差计上算得两点水头差,则测点流速考虑到实际流体从前端小孔流至侧面小孔的黏性影响，及毕托管放人后对流场的干扰，而且测速孔的截面还比较大等因素，使用时需加一改正系数ζ，则 ζ 值由实验测定，通常接近于 1 用毕托管测定流速时，应避免靠近拐弯、截面改变和有阀门的地方测点上游直管长度应大于 7. 5D ( D 为管道直径），下游直管长度应大于 3D 毕托管直径一般不大于管道直径的 1 / 50 ，以避免放入后对流速的干扰太大当求管道断面平均流速时，可将圆形截面分成若干个面积相等的同心圆环，将测点放在每个圆环中间，再求平均流速。

对于其他断面，也可分为若干相等的小面积，测出每块小面积中心的流速，再求整个断面平均流速.（二）微型旋桨式流速仪微型旋桨式流速仪主要用于测量明渠水流等的流速，是目前国内外实验室常用的量测仪器它是由旋桨传感器，计数器及有关配套仪表所组成传感器包括电阻式、电感式、光电式三种使用时，将旋桨传感器固定于被测点，使旋桨正对流动方向，由于流速作用迫使旋桨转动，流速越大，转动越决由流速v与旋桨转动频率n的线性关系，可计算测点的流速v安装时，需将旋桨传感器牢固地固定在支架上，以减少由水流的冲击而引起的振动.二、流量的测量 （一）体积法用体积法测流量时，以停表计时间 t ( s ) ，以量筒或水箱测出相应时间内液体的体积 V ，则液流的流量为 Q =V / t 为了提高测量精度，测流时段 t 不可太短，一般不得少于 60s 体积法一般用于量测较小的流量.当流量较大时，就要用专门的大水箱或量水池来量测液体的体积水箱或水池的容积随高程变化的关系是事先率定好的，实验时只要测量水箱或量水池内液面的高程，就知道其中液体的体积实际上大流量时，为方便起见，一般都是用其他测流设备间接量 NJj ，而体积法是用来率定测流设备的。

二）文丘里流量计在有压管路中，可以应用文丘里流量计来测定流量它是利用管路中设置的文丘里管引起局部压强变化，根据局部压强变化与流量之间的关系算出管中流量的设备文丘里流量计（见图 6-3-10 ）在第三节中已推出其流量公式，也可写为数上式中 A2为文丘里管喉管的断面面积； h 为测压管水头差；μ为文丘里管的流量系由实验确定当管中雷诺数 Re > 2 ×105时，可取μ= 0. 98 . 安装文丘里流量计时，在上游 10 倍管径、下游 6 倍管径距离内，不应有其他管件，以免因漩涡等影响其流量系数文丘里流量计能量损失不大但加工精度要求较高，安装不很方便三）孔板流量计在管中插入一片带圆孔的薄板（孔板），圆孔中心在管道中心线上，并将孔板固定这种装置称为孔板流量计，见图 6-9-3 将孔板前后的测压孔与 U 形压差计相连接，由压差计显示的读数，可算出管中流量列出上游断面 1-1 和孔板所在断面0-0的能量方程（先忽略两断面间的损失），则有实际测量时是将上下游两个测压孔装在靠近孔板前后的位置上，所测的压差 △ p 并不完全等于p1 一p0 ，同时考虑流体经孔板的阻力，引人校正系数 C 则式中μ为孔板的流量系数，标准孔板的流量系数μ见图 6-9-4 孔板的构造比较简单，但能量损失较大，因此流量系数也较低。

安装时，上游也需要有 10 倍管径的直段四）量水堰测流量量水堰是在明渠中测量流量的设备量水堰装置在水槽中使水流发生收缩，并在堰的上游童高然后溢过量水堰上游水位高出堰顶的高度称为堰土水头堰上水头与过堰流量间具有一定的关系，所以只要测得堰上水头就可以算出流量量水堰多用薄壁堰（即堰顶厚度与堰上水头的比值别ζ/ H ＜0. 67 ) ，根据薄壁堰过流断面形式不同可以分为矩形、梯形、三角形薄壁堰等，如图 6-9-5 .1 矩形薄壁堰流量公式为：2 三角形薄壁堰对于直角形三角堰，如图 6-9-5b 所示，其流量公式为三、压强的盖测 l 测压管（单管压力计）是一根玻璃管，一端开口，另一端接到需要量测压力的点 A 上见图 6-9-6 A 点相对压强以上压力计所测定的流体压强均为相对压强，也称为表压 5 真空表用来测量流体的真空度弹簧管真空表构造与压力表相同当弹簧管内的流体压强低于管外大气压时，弹簧管向内弯曲，表盘上指针从零位读数向相反方向转动，所指出的读数是流体的真空度。