Измерительные трубки в гидроаэромеханике. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Измерительные трубки в гидроаэромеханике

Измерительные трубки в гидроаэромеханике - устройства для измерения величины и направления скорости, а также расхода жидкости или газа, основанные на определении давления в потоке. Применяются для измерения скоростей течения водных и воздушных потоков, а также относит. скоростей движения судов и самолётов.

Широко распространена комбинированная трубка Пито - Прандтля, представляющая собой цилиндрическую трубку с полусферич. носиком (рис. 1), ось к-рой устанавливается вдоль потока. Через центр, отверстие на полусфере (критич. точка) измеряется полное давление р₀, к-рое реализуется при изоэнтропич. торможении потока до нулевой скорости. Другое отверстие (или ряд отверстий) I располагается на боковой поверхности трубки и служит для измерения статич. давления р. Геом. форма Т. и., форма отверстий и расстояние от них до носика трубки выбираются так, чтобы давление в боковых отверстиях по возможности мало отличалось от статич. давления в исследуемой точке потока. Небольшое несоответствие давлений учитывается поправочным коэф. x к-рый определяют калибровкой. Зная р и р₀, вычисляют скорость потока u на основании Бернулли уравнения. Для несжимаемой жидкости

плотность r может быть найдена по Клапейрона уравнению или др. способом. При скоростях воздуха выше 50-60 м/с необходимо учитывать сжимаемость воздуха.

Рис. 1. Схема трубки Пито - Прандтля.

Трубка Пито - Прандтля применяется также для определения u и Маха числа М в сверхзвуковом потоке. В этом случае перед трубкой образуется ударная волна и измеряемое в центр. отверстии давление практически равно давлению торможения

за прямой ударной волной. При известном из др. измерений давлении изоэнтропич. торможения р₀ по величине отношения

можно определить М в потоке перед трубкой. Измеряемые трубкой значения р₀ или

(соответственно при дозвуковой или сверхзвуковой скорости) почти не зависят от угла между вектором местной скорости и осью трубки, пока этот угол не превышает 15-20°, но значения статич. давления р сильно зависят от этого угла даже при небольшой его величине.

При малых скоростях потока (u<6 м/с) или при больших разрежениях, когда Рейнольдса число Re<300, наблюдается значит. возрастание коэф. x. Трубкой Пито - Прандтля можно пользоваться и при очень малых Re, включая и свободномолекулярное течение (см. Динамика разреженных газов)(при M/Re>1), однако её практич. применение для этих течений наталкивается на ряд трудностей, связанных с калибровкой и измерением весьма малых абс. давлений.

Для измерения скорости потока существует множество модификаций трубки Пито - Прандтля (трубки Брабе, Лосиевского, Престона и др.); кроме того, скорость определяют Вентури трубкой. Направление потока измеряют цилиндрич. и сферич. насадками, комбинациями из трёх расположенных под углом друг к другу трубок Пито и т. д., показания к-рых очень чувствительны к направлению потока.

Для исследования полей скоростей в пограничном слое потока вязкой жидкости или газа вблизи твёрдой стенки применяется трубка Стэнтона, измеряющая скоростной напор в потоке с большим вертикальным градиентом скорости (рис. 2); она устанавливается непосредственно на поверхности обтекаемого тела и перемещается по вертикали микрометрич. винтом. Измеренное трубкой давление относится к эфф. расстоянию от стенки, определяемому из калибровки. Скорость вычисляют по разности полного давления, измеренного трубкой, и статич. давления на стенке канала.

Рис. 2. Схема трубки Стэнтона.

Литература по измерительным трубкам в гидроаэромеханике

Физические измерения в газовой динамике и при горении, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1957;
Горлин С. М., Слезингер И. И., Аэромеханические измерения, М., 1964.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира