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毕托管测速实验

一、 目的和要求

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；

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=^\：2gAH

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%AhAH （一般平=0.996±1%o）

三、实验装置

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

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；

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；

.水位调节阀用以改变测点流速的大小；

四、实验步骤

准备

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；

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；

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；

记录有关常数；

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；

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。

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；

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）；

观察实验：

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；

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；

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=1.0

k=44.27cm0./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=kAh

(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

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？

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？

对于实际的粘性流体，流速系数中＜1,说明了什么？

一小.

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：

《流体力学实验》王英谢晓晴李海英主编中南大学出版社

《流体力学实验计数》陈克诚浙江大学出版社

《实验流体力学》朱仁庆杨松林杨大明编著国防工业出版社

《应用流体力学实验》毛根海高等教育出版社

《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/s。Pitot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