畢托管流量計測速實驗的目的與方法步驟

一、實驗目的和要求

1． 通過對管嘴淹沒出流點流速及點流速度系數的測量，掌握用畢托管測量流速的技能；

2． 了解普朗特型畢托管的構造和適用性，并檢驗其量測精度，進一步明確傳統流體力學量測儀器的現實作用。

3． 分析管嘴淹沒射流的流速分布及流速系數的變化規律。

二、實驗裝置

本實驗的裝置的裝置如圖1所示。

說明

經淹沒管嘴6，將高低水箱水位差的位能轉換成動能，并用畢托管測出其點流速值。測壓計8的測壓管1、2用以測量高、低水箱位置水頭，測壓管3、4用以測量畢托管的全壓水頭和靜壓水頭，水位調節閥4用以改變測點的流速大小。

三、實驗原理

                        (1)

式中 u---畢托管測點處的點流速；

c—畢托管的校正系數；

--畢托管全壓水頭與靜水壓頭差。

                         (2)

                        (3)

聯解上兩式可得

式中 u—測點處流速，由畢托管測定；

--測點流速系數；

---管嘴作用水頭。

四、實驗方法與步驟

1、準備   （a）熟悉實驗裝置各部分名稱、作用性能，搞清構造特征、實驗原理。（b）用醫塑管將上、下游水箱的測點分別與測壓計中的測管1、2相連通。（c）將畢托管對準管嘴，距離管嘴出口處約2~3cm，上緊固定螺絲。

2、開啟水泵    順時針打開調速器開關3，將流量調節到最大。

3、排氣  待上、下右溢流后，用吸氣球放在測壓管口部抽吸，排除畢托管及各連通管中的氣體，用靜水匣罩住畢托管，可檢查測壓計液面是否齊平，液面不齊平可能是空氣沒有排盡，必須重新排氣。

4、測記各有關常數和實驗參數，填入實驗表格。

5、改變流速   操作調節閥4并相應調節調速器3，使溢流量適中，共可獲得三個不同恒定水位與相應的不同流速。改變流速后，按上述方法重復測量。

6、完成下述實驗項目：

（1）       分別沿垂直和沿流向改變測點的位置，觀察管嘴淹沒射流的流速分布；

（2）       在有壓管道測量中，管道直徑相對畢托管的直徑在6~10倍以內時，誤差在2~5%以上，不宜使用。試將畢托管頭部伸入到管嘴中，予以驗證。

7、實驗結束時，按上述3的方法檢查畢托管比壓計是否齊平。

8、實驗結束后，關閉水泵開關，拔下電源插頭，放空水箱，將滑動直尺等配套實驗工具歸放原位，擦干實驗臺和附近地面上的水跡。

注意事項：

實驗量測一定要待水流穩定后才能進行。

注意愛護實驗工具。

五、實驗成果及要求：

記錄計算表

校正系數c=            ,  k=             cm0.5/s

 六、實驗分析與討論：

1、  利用測壓管測量點壓強時，為什么要排氣？怎樣檢驗排凈與否？

2、  畢托管的動壓頭 和管嘴上、下游水位差 之間的大小關系怎樣？為什么？

3、  所測的流速系數 說明了什么？

若管嘴出流的作用水頭 ，流量為Q，管嘴的過水斷面積為A，相對管嘴平均流速v，則有

稱作管嘴流速系數。

若相對流速而言，由管嘴出流的某流線的能量方程，可得

        式中 為流管在某一段上的損失系數； 為點流速系數。本實驗在管嘴淹沒出流的軸心處測得 ，表明管嘴軸心處的水流由勢能轉換為動能的過程中有能量損失，但甚微。

4、據激光測速儀檢測，距孔口2~3cm軸心處，其點流速系數 為0.996，試問本實驗的畢托管精度如何？如何率定畢托管的修正系數c？

5、  普朗特畢托管的測速范圍為0.2~2m/s，流速過大或過小時都不宜采用，為什么？另，測速時要求探頭對正水流方向（軸向安裝偏差要求不應大于10度），試說明其原因（低流速可用傾斜壓差計）

為什么在光、聲、電技術高度發展的今天，仍然常用畢托管這一傳統的流體側速儀器？