《流速和流量測(cè)量》PPT課件

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1、第四章流速和流量的測(cè)量2021/8/30<>§4.1流速的測(cè)量§4.1.1皮托管測(cè)速法皮托管測(cè)量原理L型皮托管2021/8/30<>§4.1.1.1相關(guān)概念我們把沒(méi)有粘性的流體稱為理想流體．理想不可壓縮流體的伯努利方程（能量方程）(Benoulli’sEquation)理想不可壓縮流體在重力場(chǎng)中作定常流動(dòng)時(shí)，具有三種形式的能量：位勢(shì)能、壓力勢(shì)能和動(dòng)能，在流線上任何一處三者能量之和保持恒定。2021/8/30<>1.勢(shì)能（Potentialenergy）:mgz

2、1,mgz2，Permass:gz1,gz22.動(dòng)能（Kineticenergy）:Permass:3.壓力能（Pressureenergy）:Workdone＝force×distance=Permass:V2,p2z1z2V1,p12021/8/30<>§4.1.1.2皮托管的結(jié)構(gòu)2021/8/30<>皮托管測(cè)速原理圖動(dòng)壓(Pv)＋靜壓(Ps)＝全壓（Pt)2021/8/30<>§4.1.1.3測(cè)量誤差分析總壓孔直徑：d=0.5D靜壓孔直徑：d1=0.12

3、D靜壓孔距端部距離：3~4D靜壓孔離支桿距離：8~10D皮托管頭部和支桿對(duì)流場(chǎng)的影響1、皮托管的形狀影響2021/8/30<>修正后的流速公式：?為皮托管系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。?一般在0.99～1.01之間。皮托管是測(cè)量流體速度的主要工具之一,廣泛用于船舶和飛行體的測(cè)速。在測(cè)量時(shí)，只要把皮托管對(duì)準(zhǔn)流體流動(dòng)的方向，使內(nèi)管頂端（滯止點(diǎn)）能感受全壓力pt，而具有靜壓孔的外管感受靜壓力ps。2021/8/30<>§4.1.1.4測(cè)量誤差分析總壓孔直徑：d=0.5D靜壓孔直徑：d1=0.12D靜壓孔距端部距離：

4、3~4D靜壓孔離支桿距離：8~10D皮托管頭部和支桿對(duì)流場(chǎng)的影響1、皮托管的形狀影響2021/8/30<>2、皮托管偏離特性的影響結(jié)論：皮托管方向要正對(duì)流體流向。2021/8/30<>3、流體壓縮性影響空氣高速流動(dòng)時(shí)，如果不進(jìn)行壓縮性影響的修正，將會(huì)產(chǎn)生10%左右的測(cè)量誤差。2021/8/30<>§4.1.2多普勒測(cè)速當(dāng)光源和反射體或散射體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的聲波頻率與入射聲波頻率存在差別的現(xiàn)象稱為光學(xué)多普勒效應(yīng)，是奧地利學(xué)者多普勒于1842年發(fā)現(xiàn)的。

5、當(dāng)單色光束入射到運(yùn)動(dòng)體上某點(diǎn)時(shí)，光波在該點(diǎn)被運(yùn)動(dòng)體散射，散射光頻率與入射光頻率相比，產(chǎn)生了正比于物體運(yùn)動(dòng)速度的頻率偏移，稱為多普勒頻移。2021/8/30<>圖4多普勒效應(yīng)原理kiksP2021/8/30<>2021/8/30<>后向散射型多普勒測(cè)速原理從入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束的光電檢測(cè)器位于被測(cè)物體后面，即與光源在同一側(cè)。激光器S發(fā)出光束垂直人射到運(yùn)動(dòng)體，并在P點(diǎn)散射，散射光由光電檢測(cè)器R接收。根據(jù)多普勒效應(yīng)檢測(cè)多普勒頻移，如果人射光與散射

6、光的夾角為?，則多普勒頻移為：?2v2021/8/30<>多普勒效應(yīng)的另一種解釋輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較短，頻率變得較高(藍(lán)移(blueshift))。在運(yùn)動(dòng)的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，頻率變得較低(紅移(redshift))。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。所有波動(dòng)現(xiàn)象(包括光波)都存在多普勒效應(yīng)。2021/8/30<>多普勒測(cè)速儀的工作原理是利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的

7、物體頻率的變化。電磁波的傳播同樣有多普勒特性。當(dāng)一個(gè)發(fā)出固定頻率的波的物體，相對(duì)于觀察地點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在觀察地點(diǎn)收到的頻率隨著它們的相對(duì)速度而變化即當(dāng)物體向著觀察點(diǎn)接近時(shí)，波長(zhǎng)就變短，頻率就變高；而遠(yuǎn)離觀察點(diǎn)時(shí)，波長(zhǎng)就變長(zhǎng)，頻率就變低,這樣通過(guò)頻率的變化就能計(jì)算出衛(wèi)星的高度、速度和方位。若用此法連續(xù)測(cè)量，就可得到精確的衛(wèi)星實(shí)際軌道數(shù)據(jù)。2、超聲多普勒法是怎樣測(cè)量血液流動(dòng)的?多普勒測(cè)速儀應(yīng)用實(shí)例1、衛(wèi)星跟蹤測(cè)軌系統(tǒng)2021/8/30<>利用多普勒效應(yīng)制成的儀器有激光多普勒測(cè)量?jī)x、超聲多普勒