一种新型测速管的设计及其标定

　　0　引言

　　现有技术中,为了深入研究流场流动的特征,往往需要对流场压力或速度分布进行试验测定,这是由于气流压力和速度是气流运动状态最重要的参数之一。因此,对于气流速度测量无论在工程或科研各领域都广泛的应用。常用的测量工具是标准毕托管[1],其工作的原理根据伯努利方程通过测量气流压力求得气流速度。

　　p₀—测量点的全压力;

　　p—测量点的静压力;

　　—测量点动压力,即动压力为全压力与静压力之差。

　　由式(1)可以导出流速与动压之间的关系:

　　所以只需用标准毕托管把全压力和静压力测出,即可得到气流流速。标准毕托管由鼻管(测量管)与主管组成,其测量管与主管呈直角结构。标准毕托管使用时,全压孔应该是对准来流方向的,但是,在实际应用中,来流方向难以确定,全压孔很难对准来流方向安装,这时需要调整全压孔的方向,当转动主管时,全压孔绕主管轴线旋转了一定角度,位置发生了改变,即测量点发生了改变,这时已不是原来的测点位置。同时,标准毕托管全压孔与静压孔沿鼻管方向有一定的距离,也就是实际用来测量全压和静压的开孔是位于不同的位置的,致使全压和静压不在同一点上测得。

　　针对标准毕托管的以上缺点,本文设计出一种新型测速管,可测量流场中任意点的流速和流向,并保证了测点的全压和静压在同一点上测得,大大提高了仪器的测量精度和灵敏度。

　　1　新型测速管设计方案及其特点

　　新型测速管结构如图1所示:针状感测头由两根相同的金属管背靠背焊接在一起构成,端部的全压孔、静压孔背向对称分布。由于全压孔和静压孔的孔径可以小到0·1mm,保证可在同一点上既测得全压又测得静压。在全压引出管、静压引出管外面套有两段金属管,和感测头焊制在一起的构成鼻管,和压力接头焊在一起的构成主管,主管和鼻管通过间隔配合形成刚性连接,同时,绕其同心轴又可相对转动。鼻管相对主管的转动由锥齿轮[2]、传动轴组成的传动装置完成,相对转动时,为了防止鼻管发生摇摆,固定杆既起到固定主管与鼻管之间距离的作用又起到支撑鼻管重量的作用。固定杆与转动轴是拱形交接,以保互不影响。主管和鼻管转动的角度分别由两刻度盘来显示。主管与鼻管一起构成了新型测速管的特定形状,并且全压孔、静压孔既在鼻管的轴线上,又在主管的主轴线上。同时,由于全压孔、静压孔的对称布置,新型测速管的全压孔与静压孔可以交换使用。

　　2　新型测速管的实施方式

　　测量时,将标定过的新型测速管的感测头、鼻管及主管的一段放入流场,进行调零,使两刻度盘指示值均为零,然后调整位置使感测头的感压孔所在位置为测点。对于不同方向的来流情况,可以进行以下的调节: