第2章：流场速度（局部）测量§2.1流速测量概述§2.2流速测量的主要仪表及其测量原理§2.3流速测量仪表的校准及标定§2.4热线风速仪的实验方法§2.5热线风速仪测量数据的处理方法2013/6/412.1流速测量概述z流速测量的主要方法‡机械法‡散热率法接触式测量方法‡动力测压法‡激光测速法非接触式测量方法2.2流速测量的主要仪表及其测量原理z流速测量的主要仪表‡机械式风速仪‡热线风速仪‡测压管‡激光多普勒测速仪2.2流速测量的主要仪表及其测量原理z机械式风速仪‡原理：空气通过转杯或叶轮时，推动叶片转动。置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体的流速成正比‡敏感元件：轻型叶轮，形状有翼形和杯形‡适用场合：可适用于湿度较大的气流速度的测定‡测量要点：测定风速时，必须保证风速仪的叶轮全部放置于气流流速中，且轮叶片的旋转平面和气流方向垂直，其偏差不能过大‡缺点：不能测量流动方向；动态特性差；不能测量0.3m/s以下的风速2.2流速测量的主要仪表及其测量原理杯形叶轮翼形叶轮2.2流速测量的主要仪表z热线风速仪‡原理：利用被加热的金属丝的散热率与流体的流速存在一定的关系来测量流速‹热线对周围流体的放热量Q=αF(Tw−Tf)T‹热线的放热量Tfw2QR=IRwRw=Rf[1+β(Tw−Tf)]‹热线的热平衡2n2nIRw=(a+bu)(Tw−Tf)IRwRf=(a′+b′u)(Rw−Rf)u=f(Iw,Rw)2.2流速测量的主要仪表及其测量原理工作方式‹恒流型工作方式：通过热线的电流保持不变，测量热线的温度变化‹恒温型工作方式：热线的温度保持恒定，测量通过热线的电流变化I=ConstI→uT→uT=Const恒流型恒温型2.2流速测量的主要仪表及其测量原理恒流型热线风速仪（热球）加热铂丝铜-康铜热电偶‹原理：保持Iw=常数，根据热线电阻值的大小确定流体的速度。显示仪表‹优点：电路简单，高速时灵敏度较高6‹缺点：测速探头在变温变阻状态下工作，容易使敏感元件老电池调节电流可变电阻化，稳定性差恒流型热线风速仪2.2流速测量的主要仪表及其测量原理恒温型热线风速仪（热敏电阻恒温型风速仪）‹原理与组成：原理：是按恒温原理制成的风速仪。组成：由测量桥路、电压放大器、功率放大器、风温自动补偿电路、积分电路和表头指示电路等组成。‹使用场合：可用来测量常温、常湿条件下清洁空气气流的速度。‹使用应知：热敏电阻恒温风速仪低风速下限可至0.04m/s，低速时灵敏度较高。当风温在5～40℃范围内变化时，风温自动补偿的精度为满刻度的±1％。缺点是功耗大。2.2流速测量的主要仪表及其测量原理热敏电阻恒温型风速仪原理图2.2流速测量的主要仪表及其测量原理z动压管‡测量原理ρu2p=p+02全压静压动压2u=(p−p)ρ02u=K(p−p)pρ0Kp为测压管校正系数，与毕托管的形状、结构、几何尺寸等有关。2.2流速测量的主要仪表及其测量原理测量方法‹利用总压管、静压管分别测量流体的总压和静压，以确定流体速度；‹利用专门设计的复合测压管，同时测量流体的总压和静压（或两者之差），以确定流体速度‡测压系统组成测压管、连接管、显示或记录仪表2.2流速测量的主要仪表及其测量原理流体总压、静压的测量的实现方法‹总压的测量L型总压管圆柱型总压管套管型总压管2.2流速测量的主要仪表及其测量原理‹静压的测量9测量被绕流体表面上某点的压力或流道壁面上流体的压力；确定流场中某点的压力。实现方法：‡第一种情况可以利用在通道壁面或绕流物体表面开静压孔的方法测量。壁面开孔的直径不超过1.5mm，最好是0.5mm，测量孔的轴线应当垂直于壁面。当需要测量平直流道内的流体内的静压时，可采用在流道壁面开静压孔的方法来测量；‡第二种情况可以利用尺寸较小具有一定形状的测压管插入流体中，进行流体压力测量。常用的静压管为L型静压管。2.2流速测量的主要仪表及其测量原理测量应注意事项„L型静压管，静压孔的最佳位置为由端部到测压孔中心距离为3~4d，测压孔中心到管柱的距离为（8~10）d。„静压管水平段应正对气流方向，当测压管与气流方向偏离±6o-8o内时，对测量的准确性影响可忽略，超过上述范围时，会造成附加的测量误差。„压孔一般为0.5~1.0mm，太小容易被堵塞，且惯性较大；太大，测得的压力不仅仅是静