皮托管的原理

如题所述

皮托管是测量气流总压(见压力)的一种装置,是18世纪法国工程师H.皮托发明的,故名。用实验方法直接测量气流的速度比较困难,但气流的压力则可以用测压计方便地测出。它主要是用来测量飞机速度的,同时还兼具其他多种功能。因此,可用皮托管测量压力,再应用伯努利定理算出气流的速度。皮托管由一个圆头的双层套管组成(见图),外套管直径为D,在圆头中心O处开一与内套管相连的总压孔,联接测压计的一头,孔的直径为0.3~0.6D。在外套管侧表面距O约3~8D的C处沿周向均匀地开一排与外管壁垂直的静压孔,联接测压计另一头,将皮托管安放在欲测速度的定常气流中,使管轴与气流的方向一致,管子前缘对着来流。当气流接近O点处,其流速逐渐减低,流至O点滞止为零。所以O点测出的是总压Pφ。其次,由于管子很细,C点距O点充分远,因此C点处的速度和压力已经基本上恢复到同来流速度V∞和压力P∞相等的数值,因而在C点测出的是静压。对于低速流动(流体可近似地认为是不可压缩的),由伯努利定理得确定流速的公式为:
根据测压计测出的总压和静压差P0-P∞,以及流体的密 度ρ,可以按照式(1)求出气流的速度。
对于亚声速流动 以下关系式成立:
式中Ma∞,c∞,T∞分别为来流的马赫数、声速和温度;γ为比热比;R为气体常数。通过测压计测出总压和静压,利用测温仪器测出来流的温度,于是流速V∞即可根据式(2)和式(3)求出。
对于超声速流动,在皮托管头部会产生离体激波(见激波),故以下关系成立:
式中p20是激波后驻点处的总压。进一步可求出流速V∞。
在高亚声速流动和超声速流动情形中,由于存在着多种干扰因素,利用静压孔测静压并不准确。这时常常改用其他方法测量静压。
由于测压孔有一定面积,也由于支杆干扰和制作上等原因,测压计测得的压差不会正好是P0-P∞,因此通常在式(1)的根号内乘上一个很接近于1的修正系数(在0.98~1.05之间)。值通过同标准皮托管作校正能求得。对于某些特殊类型的流动,如粘性起主要作用的低雷诺数流动和稀薄气体流动,必须对常规皮托管的计算公式进行适当的修正,才能精确计算流速。

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第1个回答  2018-03-31

原理:

皮托管是测量气流总压(见压力)的一种装置,是18世纪法国工程师H.皮托发明的,故名。用实验方法直接测量气流的速度比较困难,但气流的压力则可以用测压计方便地测出。它主要是用来测量飞机速度的,同时还兼具其他多种功能。因此,可用皮托管测量压力,再应用伯努利定理算出气流的速度。

1.名词解释:

皮托管,又名“空速管”,“风速管”,英文是Pitot tube。皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置,由法国H.皮托发明而得名。严格地说,皮托管仅测量气流总压,又名总压管;同时测量总压、静压的才称风速管,但习惯上多把风速管称作皮托管。

2.应用:

空速管是飞机上极为重要的测量工具。它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域,一般在机头正前方,垂尾或翼尖前方。同时为了保险起见,一架飞机通常安装2副以上空速管。有的飞机在机身两侧有2根小的空速管。

3.其他用途:

皮托管除了用来测量飞机速度,同时还兼具其他多种功能。在科研、生产、教学、环境保护以及隧道、矿井通风、能源管理部门,常用皮托管测量通风管道、工业管道、炉窑烟道内的气流速度,经过换算来确定流量,也可测量管道内的水流速度。用皮托管测速和确定流量,有可靠的理论根据,使用方便、准确,是一种经典的广泛的测量方法。此外,它还可用来测量流体的压力。

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第2个回答  2020-12-26

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