畢托管測速實驗

1、（四）畢托管測速實驗一、實驗?zāi)康暮鸵? .通過對管嘴淹沒出流點流速及點流速系數(shù)的測量，掌握用畢托管測量點流速的技能；2 .了解普朗特型畢托管的構(gòu)造和適用性，弁檢驗其量測精度，進一步明確傳統(tǒng)流體力學量測儀器的現(xiàn)實作用。二、實驗裝置本實驗的裝置如圖4.1所示。圖4.1畢托管實驗裝置圖1 .自循環(huán)供水器；2.實驗臺；3.可控硅無級調(diào)速器；4.水位調(diào)節(jié)閥；5.恒壓水箱；6.管嘴7.畢托管；8.尾水箱與導軌；9.測壓管；10.測壓計；11.滑動測量尺（滑尺）；12.上回水管。說明：經(jīng)淹沒管嘴6,將高低水箱水位差的位能轉(zhuǎn)換成動能，弁用畢托管測出其點流速值。測壓計10的測壓管1、2用以測量低水箱位置水頭，

2、測壓管3、4用以測量畢托管的全壓水頭和靜壓水頭，水位調(diào)節(jié)閥4用以改變測點的流速大小。圖4.2畢托管結(jié)構(gòu)示意圖三、實驗原理<n.圖4.3畢托管測速原理圖=A=、uc.2ghkhjlk=92g(4.1)式中：u畢托管測點處的點流速；c畢托管的校正系數(shù)；h畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。=9'IA-u2gH(4.2)Cp'二AA-聯(lián)解上兩式可得c'h/H(4.3)式中：u測點處流速，由畢托管測定；(p,測點流速系數(shù)；AH管嘴的作用水頭。四、實驗方法與步驟1、準備（a）熟悉實驗裝置各部分名稱、作用性能，搞清構(gòu)造特征、實驗原理。（b）用醫(yī)塑管將上、下游水箱的測點分別與測壓計中的

3、測管1、2相連通。（c）將畢托管對準管嘴，距離管嘴出口處約23cm,上緊固定螺絲。2、開啟水泵順時針打開調(diào)速器開關(guān)3,將流量調(diào)節(jié)到最大。3、排氣待上、下游溢流后，用吸氣球（如醫(yī)用洗耳球）放在測壓管口部抽吸，排除畢托管及各連通管中的氣體，用靜水匣罩住畢托管，可檢查測壓計液面是否齊平，液面不齊平可能是空氣沒有排盡，必須重新排氣。4、測記各有關(guān)常數(shù)和實驗參數(shù)，填入實驗表格。5、改變流速操作調(diào)節(jié)閥4弁相應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)速器3,使溢流量適中，共可獲得三個不同恒定水位與相應(yīng)的不同流速。改變流速后，按上述方法重復測量。6、完成下述實驗項目：（1）分別沿垂向和沿流向改變測點的位置，觀察管嘴淹沒射流的流速分布；（2）在

4、有壓管道測量中，管道直徑相對畢托管的直徑在610倍以內(nèi)時，誤差在25%以上，不宜使用。試將畢托管頭部伸入到管嘴中，予以驗證。7、實驗結(jié)束時，按上述3的方法檢查畢托管比壓計是否齊平。五、實驗結(jié)果及要求實驗裝置臺號NO.校正系數(shù)c=1.0,k=44.27cm0.5/s實驗記錄表格實驗次數(shù)上、下游水位計畢托管測壓計測點流速u=k、:Ah(cm/s)測點流速系數(shù)hl(cm)h2(cm)砥(cm)h3(cm)h4(cm)Ah(cm)*q2hAH136.415.42114.2536.521.25204.11.006236.415.221.214.33722.7210.91.035336.415.221.2

5、14.336.922.6210.51.032436.415.221.214.336.822.5210.01.030536.415.221.214.336.722.4209.51.028636.415.221.214.336.522.2208.61.023736.415.221.214.336.522.2208.61.023836.415.221.214.336.522.2208.61.023936.415.221.214.336.522.2208.61.023畫出管嘴淹沒射流速度分布如圖:精品資料210B207204 一O r iiP r o8Egnval u a t iO r i g i n

6、 P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o 8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o8 E v a l u a t i o nO r i g i n P r o8 E v a l u a t i o nd (CM)有圖可看出，成拋物線分布，結(jié)果準確六、實驗分析與討論1 .利用測壓管測量點壓強時，為什么要排氣？怎樣檢驗排凈與否？畢托管、測壓管及其連通管只有充滿被測液體，即滿足連續(xù)條件，才有可能測得真值，否則如果其中夾有氣柱，就會使測壓失真，從而造成誤差。誤差值與氣柱高度和其位置有關(guān)。對于非堵塞性氣泡，雖不產(chǎn)生誤差

7、，但若不排除，實驗過程中很可能變成堵塞性氣柱而影響量測精度。檢驗的方法是畢托管置于靜水中，檢查分別與畢托管全壓孔及靜壓孔相連通的兩根測壓管液面是否齊平。如果氣體已排凈，不管怎樣抖動塑料連通管，兩測管液面恒齊平。2 .畢托管的壓頭差壓口管嘴上下游水位差AH之間的大小關(guān)系怎樣？為什么?h大于AH,本實驗在管嘴淹沒出流的軸心處測得過程中有能量損失，但甚微。3 .所測的流速系數(shù)？說明了什么?實驗存在一定的誤差，但誤差很小。4 .據(jù)激光測速儀檢測，距孔口2-3cm軸心處，其點流速系數(shù)？為0.996,試問本實驗的畢托管精度如何？如何確定畢托管的矯正系數(shù)C?若以激光測速儀測得的流速為真值u,則有？'

8、為0.996,而畢托管測得的該點流速為5 08.6cm/s,精度還行，則欲率定畢托管的修正系數(shù)，則可令C=0.996/1.023=0.97。6 .普朗特畢托管的測速范圍為0.2-2m/s,流速過小過大都不宜采用，為什么？另測速時要求探頭對正水流方向（軸向安裝偏差不大于10度），試說明其原因（低流速可用傾斜壓差計）1）施測流速過大過小都會引起較大的實測誤差，當流速大于2m/s時，由于水流流經(jīng)畢托管頭部時會出現(xiàn)局部分離現(xiàn)象，從而使靜壓孔測得的壓強偏低而造成誤差。（2）同樣,若畢托管安裝偏差角（流速u是實際流速u在其軸向的分速）過大，亦會引起較大的誤差。7 .為什么在光、聲、電技術(shù)高度發(fā)展的今天，仍然常用畢托管這一傳統(tǒng)的流體測速儀器？畢托管測速原理是能量守恒定律，容易理解。而畢托管經(jīng)長期應(yīng)用，不斷改進，已十分完善。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因而被廣泛應(yīng)用于液、氣流的測量（其測量氣體的流速可達60m/s）。光、聲、電的測速技術(shù)及其相關(guān)儀器，雖具有瞬時性，靈敏、精度高以及自動化記錄等諸多優(yōu)點，有些優(yōu)點畢托管是無法達到的。但往往因其機構(gòu)復雜，使用約束條件多及價格昂貴等因素，從而在應(yīng)用上受到限制。尤其是傳感器與電器在信號接收與放大處理過程中，有溫度的改變是否飄移等，難以直觀判斷。致使可靠度否