SK第五章速度测量课件

第五章速度测量测量速度的主要方法：（1）空气动力测速法（2）热线测速法（3）激光测速法空气动力测速法

概述问题：知道总压和静压后如何计算速度？还需要测量哪个量？当忽略气体的压缩性时：空气动力测速法

风速管(毕托管)用风速管(毕托管)同时测量气流的总压和静压。典型的毕托管结构三孔针

不转动法使用步骤

风洞校准(1)进行畅通性检查;按定位基准固定在坐标架上，保证二孔对准气流方向；(3)按使用的Ma数范围将风洞稳定在某一Ma数下；(4)按使用的角范围从负到正以一定的步长转动坐标架；(5)采集p1、p2、p3、p*及p值；(6)调整Ma数，重复以上步骤；三孔针

不转动法使用步骤

风洞校准(7)整理数据，计算出各个Ma数下的角度系数K

、总压系数K0、速度系数，它们的定义如下：三孔针

不转动法使用步骤

风洞校准当0.3时，可以忽略气体的压缩性：当0.3<0.6时，不可以忽略气体的压缩性：三孔针

不转动法使用步骤

风洞校准速度特性曲线三孔针

不转动法使用步骤

现场使用(1)将三孔针按定位基准装在试验器上；(2)试验时，实测p1、p2、p3值；(3)计算K；(4)按此K

值从校准曲线上查出值，再按值从K0校准曲线上查出K0值，这样依据K0公式就可以计算出p*；(5)按此值从校准曲线查出值，这样依据

公式就可以计算出p值。三孔针

不转动法使用步骤

使用范围(1)<0.6；(2)对大数，使用三管型；(3)对高亚音速，使用楔型。五孔针

不转动法使用步骤

风洞校准(1)进行畅通性检查;按定位基准固定在坐标架上，保证二孔对准气流方向；按使用的Ma数范围将风洞稳定在某一Ma数下；(4)按使用的角范围将角从负到正稳定在某一角度；(5)按使用的角范围从负到正以一定的步长转动坐标架，采集p1、p2、p3、p4、p5、p*及p值；五孔针

不转动法使用步骤

风洞校准(6)调整角，重复第(5)步，直到各角数据全部采集完成；(7)调整Ma数，重复(4)、(5)、(6)步骤；(8)整理数据，计算出各个Ma数下的角度系数K、K，动压头系数5、系数K、总压系数K0，它们的定义如下：角度特性曲线速度特性曲线总压特性曲线热线测速技术

热线探头热线探头的结构形式：热线和热膜(a)一元热线探头；(b)热膜探头；(c)三元热线探头热线测速技术

热线探头热线与热膜的特点(1)热线

优点：工作温度高、频响高、价格低；缺点：强度低、稳定性差、只能用于气体。(2)热膜优点：强度高、稳定性好，可用于气体，更适用于液体；缺点：工作温度低、频响低、价格高。热线测速技术

工作原理与热线方程基本原理当热线的温度(或电阻)保持恒定时：热线探头与流体达到热平衡时：此时：当加热电流保持恒定时：此为恒电流工作方式此为恒电阻工作方式热线测速技术

工作原理与热线方程恒电阻工作方式在热线电阻R和热线工作温度t保持不变，流体温度tg也保持不变的条件下，热线方程可以写成：式中：a2、b2为与流体参数、探头结构、热线温度有关的常数。恒电阻工作方式的基本工作方程为：热线测速技术

恒电阻工作方式原理电路恒电阻Rd的自动维持电路

优点：高响应、高增益，适于动态测量。热线测速技术

影响热线测速的一些因素(1)被测介质温度tg的影响(2)热线污染(3)临壁效应(4)湍流度激光测速技术

激光多普勒测速

激光多普勒测速原理多普勒效应：若一粒运动着的微小颗粒穿过一束激光，只有当颗粒的运动速度垂直于入射激光的传播方向时，它所感知的激光波长(频率)才与入射激光本身的波长(频率)相等。若速度v在光的传播方向的投影与光速c同向时，微粒感知的波长就偏长，反之则偏短。三要素：激光光源、微小粒子、多普勒效应激光测速技术

激光多普勒测速

激光多普勒测速原理激光测速技术

激光多普勒测速

差动多普勒系统双散射系统激光测速技术

激光多普勒测速

多维激光测速激光测速技术

激光多普勒测速

流向判别如果流速沿正方向如果流速沿反方向激光测速技术

激光多普勒测速

差动多普勒的干涉图案解释探针体激光测速技术

激光多普勒测速

差动多普勒的干涉图案解释粒子流体允许的最大dp(m)频响要求1KHz时频响要求10KHz时硅油空气2.60.8TiO2空气1.30.4MgO火焰2.60.8频响与允许的粒子最大直径dp的关系

激光测速技术

激光多普勒测速

散射粒子的特性激光测速技术

激光多普勒测速

信号处理多普勒脉冲信号a.

脉冲群中各脉冲信号幅值不同，信号的平均值不等于零，有一基底；b.

多种粒子同时穿越探针体，各自散射出自己的脉冲群；c.

背景噪声。(1)多普勒信号的特点(2)测量多普勒信号频率的方法a.

对信号进行高通和低通滤波，去除基底及一部分噪声；b.

用限幅器剔出大粒子信号；c.

应用频谱分析法和波群自相关分析法；d.

剔除不合格信号，保留合格信号，将其频率值进行平均，求出对应的平均速度和湍流度等参数。激光测速技术

激光多普勒测速

信号处理在光电倍增管阴极上合成强度为：光电倍增管接收的多普勒信号功率为：以光电倍增管接收器为例，两种散色光强度分别为(3)光功率计算激光测速技术

激光多普勒测速

信号处理若使光电阴极的截止频率远远低于f1、f2及f1+f2，使其只能接收信号的平均值，在理想情况下：cos2的平均值为1/2；cos的平均值为0，此时：

激光测速技术

激光多普勒测速

信号处理激光测速技术

激光双焦点测速法一维测速飞越时间统计图二维