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1、1毕托管测速实验一、目的和要求1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；2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：hkgcu2其中，uPitot 管测点的流速；cPitot 管的校正系数，取 c=1.0（一般 c=11） ； ；gck2hPitot 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：Hgu2其中，u测点的速度，由 Pitot 管测定； H
2、管嘴的作用水头，由测压管 1 和 2 号管的水位差确定；测点流速系数，上两式相比可得：（一般 =0.9961）Hhc三、实验装置1实验装置如图 1 所示图 1 毕托管实验装置图21 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 2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；b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；c.水位调节阀用以改变测点流速的大小
3、；四、实验步骤1准备 a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；b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；c将 Pitot 管对准管嘴，距离管嘴出口处约 23cm （轴向偏差小于 10 度） ，上紧固定螺丝；d记录有关常数；2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；3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
4、的液面分别与上下游水箱液面不齐，同样必须重新排气。4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；5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） ；6观察实验：a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；b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 610 时，误差大于 25% ，不宜使用。试将 Pitot 管头部伸入到管嘴中，予以验证；37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
5、、实验结果与计算实验台号 c=1.0k=44.27 cm0.5/s表 5-1 实验记录表格上、下游水位计 毕托管测压计实验次数h1(cm)h2(cm)cm)h1(cm)h2(cm)hcm)测点流速 hku(cm/s)测点流速系数 Hc六、实验分析与讨论1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?2Pitot 管的动压头h 和上下游水位差H 之间的大小关系怎样?为什么?3对于实际的粘性流体，流速系数 1，说明了什么 ?4如果用激光测速仪检测出距孔口 23cm 处的流速，可得本实验的点流速系数为 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
6、 Pitot管的精度?七、参考资料：1.流体力学实验王英 谢晓晴 李海英主编 中南大学出版社2.流体力学实验计数陈克诚 浙江大学出版社3.实验流体力学朱仁庆 杨松林 杨大明编著 国防工业出版社4.应用流体力学实验毛根海 高等教育出版社5.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 0.022m/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置定期率定（有时是用 Pitot 管率定） 。可以认为至今 Pitot 管测速仍然是最可信，最经济可靠而简便的测速方法。
