风速管标定实验

风速管标定实验实验指导书空气动力学与风洞实验室2007年6月风速管标定实验一.实验目的及要求：通过对风速管的校测实验掌握毕托管测速的基本原理，以及风速管的基本结构。了解校测工作的基本步骤、方法和掌握应用误差理论进行数据处理的方法（例如，偶然误差、系统误差的特性及其处理方法 ）。二.风速管测速原理及其标定：1. 风速管结构及测速原理：风速管亦称毕托管，图1-1是毕托管的结构简化原理图。由图中可以看到，在 毕托管头部的顶端，迎着来流开有一个小孔 M ，称为总压孔。在毕托管头部靠下游的 地方，环绕管壁的侧面又开了多个小孔 N， 称为静压孔。小孔M和小孔N分别通过两 条互不相通的管路与微差压计的两端相连。 这两条通路中的流体虽然都处于静止状态， 但它们传到微差压计两端的压力是不相等 的。微差压计中将出现压差指示，如图 1-1 中U形管内的液位高差 H所示。假设U 形管内的液体重度为，则气流的动压Po P= H。根据理想不可压缩流体的伯努利方程有以下关系式：1 2 Po-PV2（1-1）22(Po -P)P式中p是流体的密度。由此得(1-2)这就是毕托管测速的理论公式。2. 风速管的标定：一只风速管尽管经过精心设计和制造，但仍有一些难于避免的因素影响风速 管测得准确的动压值。因为总压严格说应是驻点处的压力，而总压孔占有一定面 积，所以测出的总压是驻点附近的平均总压。另外静压孔附近的流体压力要受到 测速管前端和杆柄的影响，亦难测准。因此对于精确测量来说，一只毕托管在使 用之前，需要经过标定（校正）。通常引入标定系数，标定后的关系式如下:根据风速管的理论公式，则式（1-1 ）和（1-2 ）可写为：（Po -P）二丄 V22(1-3)2(Po - P)式中：流体的密度;w毕托管标定系数，数值接近1三实验方法：本实验是采用对比法来标定风速管，就是将一已知 值的标准风速管与待标定 风速管同置于一流场中，进行对比测速算出待校风速管的标定系数 ：c。待校风速 管的速度计算式为：V= , 2(PoP)c ；2：Hc 珂P二(1-4)使式(1-3)和式(1-4)相等，得芦_ ( Po P先"Jc H(1-5)Po 一 P cHc四实验设备：D-1开口式风洞、标准风速管和标准普朗特微压计、待标定风速管和普朗特 微压计。在风洞实验段，分别把已知值的标准风速管和待校风速管装在实验段的射流 核心区。标准风速管和待校风速管分别与普朗特微压计相连。o «»五.实验步骤：1) 安装风速管，使标准风速管和待校风速管都准确地对准来流方向，并使处于实验段的同一截面上。2) 分别读取标准风速管和待校风速管所连接的普朗特微压计的初读数。通过微压计的反射镜看到上下两个半圆恰好相切时，读取游标尺上的高度值。3) 开启风洞，使风速由小到大，测取若干个酒精柱高度值数据。4) 亦可将两个风速管的静压管用一个三通管连接起来，用嘴轻吸三通管，待两个风速管所连接的普朗特微压计的读数上升约 200mm酒精柱高度停止。而 后用手指堵住三通管，分若干次放开手，每放开一次，就测取一对酒精柱高度 数据。六实验报告内容：21. 温度t= C ；当时当地大气压 B=MB< 100=（N/m ）;标准风速管标定系数=实验数据记录表序号AH （mm酒精柱）心He （mm酒精柱）匕严心H©/AHe12345678910nn平均标定系数£ =4=n3. 画出= f Hc标定曲线。七.思考问题：1. 如何保证风速管能对准气流的来流方向？2. 为什么两个风速管要处于实验段的同一截面上？3. 在风洞里标定风速管，常常使用两个微差压计来分别同时指示风速管的压差 我们可以用那些方法来消除两个微差压计之间的系统误差？431