流速的量測

流速的量測

　　 畢托管法
　　畢托管是實驗室內(nèi)量測時均點流速常用的儀器。這種儀器是1730年由享利·畢托(Henri Pitot)所首創(chuàng)，后經(jīng)200多年來各方面的改進，目前已有幾十種型式。下面介紹一種常用的畢托管，這種畢托管又稱為普朗特(L. Prandtl)畢托管。

　　畢托管測速的基本原理如下：
　　設(shè)水流中某點A處的流速為u，如將一根兩端開口的直角彎管插入水流并使其下端管口方向正對A點流速方向，則A點的流速由原來的u值變?yōu)榱�，而彎管中的液面將比測壓管中的液面升高Δh（測壓管液面為未受畢托管干擾時A點的測壓管液面），彎管中液面的升高是由于水流的動能轉(zhuǎn)化為勢能所引起的。對于A點處質(zhì)量為dm，重量為gdm的微小水體，在彎管未插入前具有的動能是。當彎管插入水流后，A點的流速由原來的u值變?yōu)榱�，該微小水體的動能全部轉(zhuǎn)化為勢能Δh dmg，即
　　　　　　　　
于是可得
　　　　　　　　
可見彎管與測壓管的液面之差Δh表示水流中A點處的單位動能。這個兩端開口的直角彎管就稱為畢托管，可用以量測水流中某點的流速。將關(guān)系式改寫為
　　　　　　　　
則只要量測出畢托管中的液面高差Δh，即可按上式計算出A點的流速值。

　　考慮到水流機械能在相互轉(zhuǎn)化過程中存在能量損失，畢托管對水流有干擾以及畢托管與測壓管的進口有一定距離等影響，上式需加以修正，寫為：
　　　　　　　　
式中稱為畢托管流速校正系數(shù)。

　　普朗特畢托管的構(gòu)造如圖1(a)所示，由圖可以看出這種畢托管是由兩根空心細管組成。細管1為總壓管，細管2為測壓管。量測流速時使總壓管下端出口方向正對水流流速方向，測壓管下端出口方向與流速垂直。在兩細管上端用橡皮管分別與壓差計的兩根玻璃管相連接。

　　圖1(b)為用畢托管測流速的示意圖。用畢托管量測水流流速時，必須首先將畢托管及橡皮管內(nèi)的空氣完全排出，然后將畢托管的下端放入水流中，并使總壓管的進口正對測點處的流速方向。此時壓差計的玻璃管中水面即出現(xiàn)高差Δh。如果所測點的流速較小，Δh的值也較小。為了提高量測精度，可將壓差計的玻璃管傾斜放置。施測時，讀出兩管沿斜方向的液面距離Δh＇，并根據(jù)玻璃管的傾斜角度θ換算出相應(yīng)的垂直液面高差，將Δh代入公式中，即可得出所量測點的水流流速值。

　　關(guān)于畢托管流速校正系數(shù)，因其值與畢托管的構(gòu)造、尺寸及表面光滑程度等因素有關(guān)，須經(jīng)專門的率定實驗來確定。一般值均由制造畢托管的工廠給出。由于值與1很接近，故通常近似地采用=1。

　　明流中，畢托管的量測范圍一般約為0.15-2.0m／s。在有壓管道中可用柱形畢托管進行測速，其最大測速限度可達6m／s。

　　用畢托管測流速時，儀器本身對流場會產(chǎn)生擾動，這是使用這種方法測流速的一個缺點。