实验22 毕托管测速实验
一、实验目的和要求
1． 通过对管嘴淹没出流点流速及点流速度系数的测量，掌握用毕托管测量流速的技能；
2． 了解普朗特型毕托管的构造和适用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。
3． 分析管嘴淹没射流的流速分布及流速系数的变化规律。
二、实验装置
本实验的装置的装置如图1所示。
说明
经淹没管嘴6，将高低水箱水位差的位能转换成动能，并用毕托管测出其点流速值。测压计8的测压管1、2用以测量高、低水箱位置水头，测压管3、4用以测量毕托管的全压水头和静压水头，水位调节阀4用以改变测点的流速大小。
三、实验原理
(1)
式中 u---毕托管测点处的点流速；
c—毕托管的校正系数；
--毕托管全压水头与静水压头差。
(2)
(3)
联解上两式可得
式中 u—测点处流速，由毕托管测定；
--测点流速系数；
---管嘴作用水头。
四、实验方法与步骤
1、准备 （a）熟悉实验装置各部分名称、作用性能，搞清构造特征、实验原理。（b）用医塑管将上、下游水箱的测点分别与测压计中的测管1、2相连通。（c）将毕托管对准管嘴，距离管嘴出口处约2~3cm，上紧固定螺丝。
2、开启水泵 顺时针打开调速器开关3，将流量调节到最大。
3、排气 待上、下右溢流后，用吸气球放在测压管口部抽吸，排除毕托管及各连通管中的气体，用静水匣罩住毕托管，可检查测压计液面是否齐平，液面不齐平可能是空气没有排尽，必须重新排气。
4、测记各有关常数和实验参数，填入实验表格。
5、改变流速 操作调节阀4并相应调节调速器3，使溢流量适中，共可获得三个不同恒定水位与相应的不同流速。改变流速后，按上述方法重复测量。
6、完成下述实验项目：
（1） 分别沿垂直和沿流向改变测点的位置，观察管嘴淹没射流的流速分布；
（2） 在有压管道测量中，管道直径相对毕托管的直径在6~10倍以内时，误差在2~5%以上，不宜使用。试将毕托管头部伸入到管嘴中，予以验证。
7、实验结束时，按上述3的方法检查毕托管比压计是否齐平。
8、实验结束后，关闭水泵开关，拔下电源插头，放空水箱，将滑动直尺等配套实验工具归放原位，擦干实验台和附近地面上的水迹。
注意事项：
实验量测一定要待水流稳定后才能进行。
注意爱护实验工具。
五、实验成果及要求：
记录计算表
校正系数c= , k= cm0.5/s
实验次序 |
上、下游水位差cm |
毕托管水头差cm |
测点流速u |
测点流速系数
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H1 |
H2 |
DH |
H3 |
H4 |
Dh |
1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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六、实验分析与讨论：
1、 利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？
2、 毕托管的动压头
和管嘴上、下游水位差
之间的大小关系怎样？为什么？
3、 所测的流速系数
说明了什么？
若管嘴出流的作用水头
，流量为Q，管嘴的过水断面积为A，相对管嘴平均流速v，则有
称作管嘴流速系数。
若相对流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得
式中
为流管在某一段上的损失系数；
为点流速系数。本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得
，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能的过程中有能量损失，但甚微。
4、据激光测速仪检测，距孔口2~3cm轴心处，其点流速系数
为0.996，试问本实验的毕托管精度如何？如何率定毕托管的修正系数c？
5、 普朗特毕托管的测速范围为0.2~2m/s，流速过大或过小时都不宜采用，为什么？另，测速时要求探头对正水流方向（轴向安装偏差要求不应大于10度），试说明其原因（低流速可用倾斜压差计）
为什么在光、声、电技术高度发展的今天，仍然常用毕托管这一传统的流体侧速仪器？
