5压力和速度测量探究.ppt

新能源科学与工程所 谢应明;压力检测 总压测量和总压管 静压测量和静压管 气流速度的测量 热线风速仪; 垂直作用在单位面积上的力称为压力(即物理中的压强)，单位为“帕斯卡”，简称“帕”，符号为”Pa”。;? ;5.1 压力检测;各种压力间相互关系;3、压力的检测方法及常用检测仪表、系统;压力校验设备;B)、弹性力平衡法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性形变来反映被测压力的大小;弹性式压力表结构和特点;弹簧管式压力表结构及特点：;5.1 压力检测; 注意： 合理选择量程。 不超过35oC使用，否则要校正。 压力表指针平稳后，才能读数 定期校验。;C)、物性测量式：基于在压力作用下测压元件的某些物理特性发生变化的原理，如电阻、电荷量等的变化; 压电效应：一些电介质材料在一定方向上受到外力作用时，其表面会出现正电荷和负电荷。当外力去掉后，它们又重新回到不带电状态。能产生压电效应的材料称为压电材料。Q = KF，K为压电系数。 ;5.1 压力检测;压电材料：压电晶体(石英)、压电陶瓷(锆钛酸 铅) 特点：压电晶体的性能稳定，机械强度高，绝缘性能好，价格昂贵。压电陶瓷压电系数大，价格便宜，其它性能不如压电晶体。 优点：频响高、灵敏度大、不需电源； 缺点：温度和湿度效应大、低频性能差，不适于稳态测量、压电陶瓷的压电系数逐年降低。;压阻效应：硅、锗等半导体材料受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。压阻效应的强弱用压阻系数?来表示。利用压阻效应来测量压力的传感器为压阻式传感器。;压阻式传感器的特点： 优点：灵敏度高、无迟滞、频响高、输出电平高、精度高、耐振及耐冲击性能好、功耗小、寿命长、设计及使用方便、可以小型化。 ; 将弹性元件的位移转换为电容量的变化。;(1) 频响要求 (2) 精度(灵敏度、迟滞、线性度、重复性、稳定性、温漂) (3) 量程范围（1/3~2/3） (4) 介质种类（腐蚀性用不锈钢） (5) 体积大小及接口尺寸 (6) 补偿温度、使用温度(环境温度要求) (7) 性能价格比 (8) 数据是否实时采集或只需观察等;压力检测 总压测量和总压管 静压测量和静压管 气流速度的测量 热线风速仪;简单测压系统图;5.2 总压测量与总压管; 要求：由于实际流场的复杂性(气流方向变，安装精度不高)总压管对气流方向越不敏感越好;不同型式总压管对气流偏斜的敏感性;;2、总压管结构及其性能;(B)、带导流套的总压管;(C)、多点梳状总压管;(D)、耙状总压管;多点总压管能同时测出多点的总压，但制造较复杂，对流场干扰大 梳状凸嘴型总压管和耙状总压管的不敏感偏流角αp较小 梳状凹窝型的αp较大，但测量精度受气流扰动的影响较大 带套型的αp最大，但结构较复杂 ;(E)、附面层总压管;压力检测 总压测量和总压管 静压测量和静压管 气流速度的测量 热线风速仪;固体壁面 流场;5.3.1 壁面静压测量;其中百分数表示;5.3.2 静压管;（A） 圆盘型静压管;（B） 直角型(L型)静压管;来流M数对静压值测量也有影响 此外，静压孔在周向的位置对静压管特性也有影响 L型静压管的管径通常取1~2mm，孔径常取0.3~0.4mm 由实验数据可知，雷诺数在500~3*105范围内对静压测量值没有影响;（C）带套管的静压管;压力检测 总压测量和总压管 静压测量和静压管 气流速度的测量 热线风速仪;5.4 气流速度的测量;5.4 气流速度的测量;可同时测得流体总压和静压之差的复合测压管称为毕托管（动压管、速度探针，风速管）根据动压即可求出相应速度;根据不可压流体的伯努利方程;气流的 M0.3以后，须考虑气体的压缩性效应;特点：结构简单，使用、制造方便，价格便宜，坚固可靠，精度高 毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺寸决定了它的空间分辨率 根据所测量的流体性质，将动压管（毕托管为L型，使用最为广泛）设计成不同的形式 其它的有D形、吸气式、遮板式和靠背式动压管等;（1）D型动压管;（2）吸气式动压管;（3）遮板式和靠背式动压管;能同时测出流体的总压及流速的大小和方向的测压管称为复合测压管 在平面流场的测量中，常用二元复合测压管测量流体的总压、静压及流速的大小和方向。 圆柱形、管束形和楔形;测量方法 方向测量通常有两种方法：对向测量和不对向测量。 （1）对向测量（转动法）——使探针绕其本身的轴转动 ，当两测孔所指示的压力相等时，两孔的对称中心就与流动方向一致。这时相对于一定的参考方向(初始位置)就可以决定流动方向角。 （2）不对向测量（不转动法）——将两孔的对称轴固定在某一参考方向，测量两孔的压力差，根据校正曲线(两孔压差与流动方向的