流体力学实验报告.docVIP

流体实验报告 实验名称： 比托管的标定 实验目的和要求： 要求用所给实验仪器和设备，设计一套标定比托管的实验装置和实验方案，画出实验装置图并连接实验装置。通过本实验，达到以下目的： 1、了解比托管的测速原理和标定方法； 2、学会求出比托管基本系数的方法。 实验所需仪器和设备： 1、低速回流风洞 2、NPL标准比托管， 待标定比托管 3、钟罩式精密微压计 4、计算器或计算机数据采集系统 四、实验原理： 1、利用比托管测速的原理 （一） 流体力学中关于重力作用下不可压缩的理想流体的定常流动的伯努利方程： ρg z+ p+1∕2ρv2=C 或 z+p∕ρg+v2∕2g = C 对于流体中一条流线上任意两点1（p1、V1、z1）、2 （p2、V2、z2 ）运用伯努利方程有： （1） （二）毕托管的构造： （毕托管的头部通常为半球形或半椭球形，直径应选d≤0.035D，（D为被测流体管道的内径），总压孔开在头部的顶端，孔径为0.3d，静压孔开在距顶端3～d处，距支柄8～10d的地方，一般为4～8个均匀分布的Φ=0.1mm小孔） （三）毕托管测速原理： 毕托管如图放置在低速回流风洞中（风速为 U） 取一条经过毕托管总压孔1和静压孔2的流线，根据式（1） 在这种情况下：z1= z2 V1 =0 V2=U 上式可化为： == 则风速的计算公式为： （2） 因此只要将流场的总压（）与静压（）分别由两个细管引出，再用软胶皮管连到微压计上，既可测出动压，从而可计算出流速。 若要测量流场中某一点的速度，需将毕托管的顶端置于该点并使总压孔正对来流，通过微压计或差压传感器就能得到该点动压，在来流是空气的情况下， ρU2∕2= ? =ΔP =γh （ρ是空气的密度， γ 是微压计中工作液体的重度，h是微压计的读数） 但由于粘性及毕托管加工等原因，不是正好满足上式，需进行修正。 根据相关标准： CρU2∕2= ? =ΔP =γh C—毕托管系数 （3） 2、毕托管的标定 毕托管的标定就是通过实验确定待标定毕托管C的数值。 实验的要求： 风洞试验段气流均匀，湍流度小于0.3%； 毕托管的堵塞面积小于试验段截面积的1/200； 毕托管插入深度h2nd (n=8,d为毕托管直径)； 安装偏斜角小于2?； 以d为特征的雷诺数必须大于250； 最大风速不能超过2000μ∕ρd （μ是空气动力粘度，d为静压孔直径）。 满足以上条件，C的值取决于毕托管的结构，本实验所用毕托管的C=0.998 实验装置如下图： 毕托管进行标定时，将待标定的毕托管与NPL标准安装在风动试验段的适当位置上（总的原则是让两支管处于同一均匀气流区）因为是均匀流，则有 上式可化简为： (4) 根据上式在10个不同风速下测量取其平均值。 实验步骤： （a） 作好实验准备工作，如准确地安装毕托管、微压计调成水平或差压传感器调零，打开电压表。 （b）合上电源，启动电频，开动风洞，待转速稳定后分别读出两台微压计的值，输入计算器进行计算，或采用计算机采集毕托管动压，一共取10组数据进行计算。 （c）风洞停止运转，操作计算器或用计算机算出最后结果。 （d）依据实验数据分析、判定是否需要重复实验或移动毕托管的位置进行实验。 （e）结束实验，整理好各种仪器设备。 （f）编写实验报告。 六、数据处理： 序号项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 （mm） 29 24 22 18 17 13 12.5 8 7 4.9 15.54 （mm） 21 19 16.5 14 14 12 9 8 6 3 12.25 调速电压（V） 105 100 95 90 85 80 75 70 65 55 0.72 0.79 0.75 0.78 0.82 0.92 0.72 1.0 0.85 0.61 0.79 注：α为微压计倾角，其正弦值均为0.4 。温度T:23°C 大气压P=767mmHg 微压计型号：YYT-200B 七、思考 影响比托管系数的因素有：流体的性质以及比托管的结构和工艺 产生误差的主要原因有：低流速时微压计示数和读数的误差较大，空气的粘性 U 微压计 标准毕托管 待标定毕托管 计算机 微压计 风洞试验段