平板边界层实验
平板边界层速度剖面的测定讲义2
2009年04月20~22日平板附面层速度剖面与厚度的测定一、实验目的：1．熟悉附面层速度分布和厚度的测量方法。
2．具体测定平板附面层层流与湍流附面层的速度分布及其厚度。
3．把实验结果与理论计算结果进行比较，分析其差异产生的原因。
二、实验原理：粘性匀质不可压缩流体，测量边界层内的速度，仍利用风速管（皮托管）测风速的原理，即测出某点的总压P0和静压P后再换算成该点的速度，因为边界层很薄，其厚度往往只有几mm到十几mm，因而只能用极细的探针去探测边界层内的压力。
由于在边界层内部满足∂(P)/∂(Y)=0，即静压P沿着平板的法线方向不变，因此，可以用壁面上的静压P来表示边界层内法线上所有不同高度的静压。
于是，本实验将一根微总压管装在一标架上，使微总压管以很小的间距上下移动，测出不同高度处的总压P0(y)后，即可算出法线上离壁面y处的速度。
实验时，把总压管由壁面逐步往上移动，则测出的总压越来越大。
当移动到某一高度以后，再继续往上移动几个间距，这时所测到的总压已不再随高度的变化而变化。
记录下数据，经软件分析后可得速度边界层厚度和速度剖面，并与理论曲线对照。
理论分析中总是假定从平板（或物体）的前缘（或驻点）就开始形成层流或湍流边界层。
实际上绕流体的运动常常是组合边界层问题，即在物体的前部分首先形成层流边界层，在它的后部分形成湍流边界层，在它们之间还有一个过渡段。
过渡段从层流的失稳点（层流不稳定点）开始直到流动成为完全湍流之点（湍流过渡点）结束。
性质介于两者之间。
为了读出压力的微小变化,本实验采用压力传感器,采用总压和静压之差，将其采集的压力信号转换成电信号，再通过放大器进行信号放大后，输入A/D转换器，由计算机直接计算出速度值。
由于速度剖面是以无量纲形式画成的，因此，不需要计算一点的速度，只要计算出速度的相对值就可以了。
计算各高度上的u y/v和y/δ的值，以y/δ为纵坐标，u y/v为横坐标作图（其中v是边界层δ处所对应的边界层外缘处的速度，相当于来流速度），从流速分布图上判断各测点处是层流还是湍流边界层。
平板边界层实验指导1213
平板边界层实验指导一．实验目的1）测量平板边界层流速剖面，加深对边界层概念的认识；了解层流和湍流边界层的差异。
2）掌握热线风速仪和皮托管测速技术。
二．实验原理U 大Re 数绕平板流动，在平板边界附近有一个薄层，流速从平板处的零值，经过该层迅速增大到接近来流速度U ，此薄层被称为边界层。
通常定义0.99u =处到平板的距离为边界层厚度。
在平板的前段，边界层内流动呈层流状态，即层流边界层。
建立直角坐标系如图1，原点在平板前端，x 轴沿来流方向，轴垂直平板。
定义局地雷诺数y Re x Uxν=，ν为流体的运动学粘性系数。
从平板前端向后，在某个x 位置以后，Re x 足够大，边界层内流动变得不稳定；继续向后，当Re x 超过临界值Re xc 后，边界层内流动发展为湍流。
Re xc 被称为转捩雷诺数，其大小受多种因素影响，包括来流湍流度、平板粗糙度和其他扰动等。
对光滑平板边界层的观测研究表明，在低湍流度风洞中（湍流度低于1%），Re xc 可达；对于较大的来流湍流度，Re 610xc 也可以低至几千甚至几百。
在层流边界层中，粘性力与惯性力同量级。
除平板前端外（Re 100x <），层流边界层流速剖面满足Blasius 解，即()u Uf η′=，f满足200,0,1f ff f f f ηη′′′′′+=⎧⎪′===⎨⎪′=∞=⎩--------------------(1)其中η=该速度剖面如图2所示。
相应地，层流边界层厚度c δ≈从固壁向外，湍流边界层可分为粘性底层、过渡区和湍流核心区。
在粘性底层内，分子粘性应力远大于湍应力，流速呈线性分布。
在湍流核心区，情况正好相反，分子粘性可略，流速呈对数分布。
设u u u +∗=，yu y ν∗+=，其中u为脉动平均流速，u ∗=为摩擦风速，wτ为壁面上的切应力，ρ为流体密度。
在粘性底层u y +=+，-------（2-1） 在湍流核心区1ln u y κ++=C +，-------（2-2）常数和由实验确定。
平板边界层内流速分布实验
沿程阻力实验报告班级：核工程12姓名：李汉臻学号：2110302044实验日期：2013-5-16一、实验目的：1.测量离平板前缘任意截面内的速度分布。
2.根据速度分布确定边界层厚度。
3.了解风洞结构及测量仪器。
二、实验设备：吸入式风洞、（P max=P a 工作截面：300mm x 300mm）、大气压强计、温度计、微压计、U型测压管、平板模型、（325mm×200mm）、总压探针三、实验方法简述：1.调整U型测压管和微压计使管内液面保持水平。
2.校正平板和气流平行。
3.调整总压探头使其头部与平板接触，并读出测量板法线方向上坐标的初读数。
4.改变总压探针在平板法线方向的高度并读数，其与初始读数之差在加上探针半径即为纵坐标Y，并依次读出压力值（用两种方法），直到压强不再变化为止。
5.改变距离（距前缘250mm），重复步奏3、46.记下室内温度和大气压，整理数据绘制曲线。
四、实验数据处理及计算：表4-1 150mm 截面数据表4-2表4-3 250mm 截面数据表4-4五、附图：图5-1 图5-2六、 数据结果分析：临界雷诺数 Re 0 = 3*105 ~ 3*106 流态判断：150mm 截面为 层流流动250mm 截面为 层流向紊流过度区域2.根据边界层的速度分布判断流态：由附图 5-1、5-2、5-3、5-4 图像中，实测曲线均与紊流理论曲线吻合较好。
判断结果为：150mm 截面、250mm 截面均为 紊流流态3. 根据边界层厚度判断流态：层流： δ=5√νXV紊流： δ=0.37（νVX)0.2X由以上数据判断结果为： 150mm 截面流态为： 紊流 250mm 截面流态为： 紊流小结：通过如上三种方法认为，通过实验，该平板模型在实验流场中，150mm 截面处与250mm 界面处均为紊流流态。
原因可能是风洞中流速过快，以及1截面选择过于靠后，因而测不到或测得层流流态。
建议下次试验对100mm 截面进行测试。
平板边界层速度分布测量
平板边界层速度分布测量实验指导书实验目的：通过零迎角平板流动的流速测量，获取流速沿物面法向分布。
学习总压管测速。
实验装置和仪器：（1）风洞：回流开口小型风洞，试验段见右图，矩形有机玻璃管道中夹放一金属板，来流沿管道被该板分开，从出口流出。
出口截面的静压为大气压。
（2）偏平总压探针头：偏平总压探针头顶可在出口截面内水平移动，移动量由微分尺控制。
（3）酒精斜管压力计：斜角θ=30º，系数K=1.0,一头通大气，另一头接总压探头。
实验原理：测量原理，就是伯努利定理：不计重力，气流的动压和静压之和为总压。
设总压为P 0，则 )(])()([21)(220y P y v y u y P ++=ρ （1） y 为探头中心距平板的距离，u 、v 分别为平行于平板的流速和平板法向的流速， p 为当地静压，ρ为气流的密度。
因为 a P y P ≡)( ， u v <<由（1）可得ρ])([2)(0a P y P y u -= （2）实验步骤:图 风洞试验段示意图（1）实验室大气参数读取和记录；（2）探头零位确定；（3）压力计底座水平调解，测压管液面零刻度调节；（4）风洞开车；（5）调节好探头距平板的距离y ，从压力计读取并记录相应的压力值Po-Pa实验要求:测压时，每移动探头至新位置，应等待几秒钟，在压力平衡后再读取数据。
测量中，观察随探头离开平板距离的增大，压力的变化趋势。
实验报告要求：（1）实验参数：大气压P a （毫米汞柱） ，大气温度t (︒C ) ，大气密度 )(15.273)(464.0C t mmHg P o a +⨯=ρ （公斤/米3） 。
测量为之举平板前缘的距离X ；（2）测压原始数据，及由（2）是换算成流速，给出曲线y y u -)(；（3）找出不随距离y 而变的速度值，记为U 1，并找出满足u(y)= U 1的最小的y值作为δ，给出曲线δ//)(1y U y u -。
平板边界层实验数据处理
平板边界层实验数据处理
计算及过程流程对于地球科学的发展与影响不言而喻，对于任何地球物理学家
深入了解地表问题都不可或缺。
平板边界层是实验中常要考虑的问题之一，在大气和海洋研究中2019平板边界层的实验不仅被广泛使用，而且数据处理技术也处于
飞速发展阶段。
这些应用引发了一系列理性计算过程中技术相关挑战。
对于传统用于处理平板边界层实验数据的技术，在估计合理的误差上存在一些
缺点。
首先，传统技术并不能直接提取重要信息，且需要大量的时间、经历和资源来处理数据。
其次，这种技术需要借助大量的推断和假定，从而导致误差增加。
最后，这种技术对于可视化性的进展微乎其微，不能满足有效的数据可视化和分析。
为了改善传统技术的问题，许多学术前沿技术如深度学习、计算流体力学等被
应用到处理平板边界层实验数据，重新想象和创造平板边界层实验数据处理技术。
伴随着先进技术在处理平板边界层实验数据方面的成功实施，这些技术体现出许多优势，从而解决上述传统技术存在的问题。
首先，利用这些先进技术，可以准确地从复杂的实验数据中提取出相关信息，而不需要作出任何推断和假定；其次，这些技术可以帮助我们有效地进行数据可视化分析和结果验证；最后，这些技术还可以最大限度地减少延迟和浪费的可能性，大大缩短处理时间。
因此，通过把这些先进技术应用到处理平板边界层实验数据，这些技术可以在处理数据效率以及准确性上发挥着关键作用。
因此，伴随着现今科技的发展，有效地处理平板边界层实验数据的技术也在不
断发展壮大，应用前沿技术及有效建模等有助于普及技术的推广，加速技术的发展，促进人们对平板边界的深入了解。
平板边界层试验
平板边界层实验（一）（一）实验目的1 .测定平板边界层内的流速分布，从而确定流速分布指数规律、边界层名义厚度3、 位移厚度3 ］、动量厚度32、能量厚度3 3。
2 .掌握毕托管和测压计的测速原理和量测技能。
（二）DQS 系列空气动力学多功能实验装置：该装置相当于小型风洞，为组装式结构。
由主机和多种易更换实验段组成，流量可以控 制。
风机提供气流，在压出段设有流量调节阀门，气流通过风道进稳压箱流速减慢进入阻尼 网，阻尼网由二层细密钢丝网构成，可将流体较大尺度的旋涡破碎，使气流均匀地进入收缩 段，经过收缩段可将收缩段进口的速度不均匀度缩小n 2倍，n 为收缩比，本收缩段的收缩比 较大。
收缩曲线应用波兰人维托辛斯基曲线。
收缩段出口接各种实验段，实验排放的气流由 实验台面的孔□进吸音箱回到风机入口，如图1所示。
多管测压计，设有可改变角度的测压排管及调平设置，当测某点压强时取与大气连通7.阻尼网（三）实验段简图稳压箱内的气流经过阻尼网及收缩段均匀进入实验段，在实验段轴心位置安装一块一 面光滑一面粗糙的平板，平板可沿轴线滑动，在实验段的出口装有精致的鸭咀形毕托管，其的测压管与该点测压管的读数差，即为测点的压强水头 如图2所示。
1. 4.联通管 5.通风机 5.输液管 6.吸音箱6.酒精库7.通气管1.测压2.收缩2.角度3.风3.支4.调节阀式(1 — 1 )、( 1-2 )中头部厚度仅有0.3 mm,并配有千分卡尺，灯光显示设置和多管测压计，见图1-1。
（三）实验原理及计算式1 .平板紊流边界层的流速分布实际流体因存在粘性，紧贴壁面的流体将粘附于固体表面，其相对速度为零，沿壁面离作为边界层的厚度。
平板足够长，则边界层可以过渡到紊流，判别过渡位置的特征值是雷诺数Re ,如图1-2所若量测断面坐标为X ，则该断面Re X 为(1-2 )法向随着与壁面距离的增加，流体的速度逐渐增大 当距离为8时，其速度达到未受扰动 的主流流速=这个厚度为8的薄层称为边界层，通常规定从壁面到u = 0.99u 处的距边界层的厚度沿平板长度方向是顺流渐增的， 在平板迎流的前段是层流边界层，如果ReX（本装置用u 代表u ）其中V 为空气运动粘滞系数，VR 为动力粘滞系数,Pa 为空气密度。
微尺度射流、平板边界层及叶栅流动实验研究
南京航空航天大学硕士学位论文微尺度射流、平板边界层及叶栅流动实验研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：航空宇航推进理论与工程指导教师：梁德旺;黄国平20060101南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文以某型微型涡轮喷气发动机研制为背景，以认识微尺度下粘性流体流动状态及其机理和微涡轮叶栅通道内部流动特性为目的，设计并搭建了除本实验外还可供其他流体力学实验使用的微型风洞，并在该微型风洞基础上进行了微尺度射流实验、微尺度壁面边界层实验和微尺度涡轮叶栅实验。
微射流实验在出口宽度固定为20mm情况下，选取了3种不同出口高度：2mm，3mm和5mm，并通过改变速度使出口高度雷诺数在约20000到约55000之间改变，实验得到了流动图谱和微射流数学模型。
实验发现微射流中内外层流体微团之间的动量交换较常规大尺度下减弱，掺混变得相对缓慢，射流特征半厚度相对减小，从而初始段扩张角和基本段极角都有所减小。
该实验还同时研究了下游较远处射流流动情形，发现其掺混强度在微尺度二维平面射流和常规三维射流之间。
微尺度平板边界层实验选取从总长度为15mm的微平板前缘8mm到14mm之间的7个站位，4种马赫数，13个不同雷诺数（从35000到150000）的实验状态，发现了该尺度下边界层流动的一些新的特点，如形状因子比常规大尺寸下充分发展湍流状态的形状因子更小等。
微尺度叶栅实验使用弦长5.64mm的VKI-1叶型，选取了4种安装角度，3种叶尖间隙，4种出口主流马赫数状态的实验，得到了叶栅出口的总损失分布云图，发现微尺度叶栅栅后高损失区域与栅距的比例较常规大尺度下明显增大；同时对叶栅出口流动损失进行了分析，发现为了提高涡轮的效率，需要尽可能减小叶尖间隙并选择合适的安装角度（针对本实验中叶栅，最佳安装角为45～50度）。
关键词微流动微射流平板边界层流动涡轮叶栅Experimental Research on Micro Jet Flow , Flat Plate Boundary Layer Flow & Turbine Cascades FlowAbstractThis dissertation has on the research and design of a Micro Turbine Engine as background and it is for the purpose of comprehending viscous flow behaviors in micro scaled conditions and that in the mini-turbine cascades. A mini wind tunnel is designed and set up which also can be used in other micro flow experiments. On the basis of this mini wind tunnel, three mini flow experiments, including micro jet experiment, micro boundary layer experiment and mini-turbine cascades experiment, have been carried out.The micro jet experiment is under conditions of 3 different heights, 2mm, 3mm and 5mm of 2D (2 dimensional) rectangle jet outlet and the width of each is same, 20mm. 5 Reynolds numbers vary from 20,000 to 55,000.The experiment characters tell that compared with that of the normal scaled jet flow, the dilution power of this micro jet becomes weaker. Furthermore, the flow in the far down stream are also researched. The diluting power of the flow within this area is between that of 2D micro jets and normal scale 3D jets.The micro boundary layer experiment is carried out from 8mm to 14mm of a 15mm-long micro plane. Re numbers vary from 35,000 to 150,000 and 4 different Mach numbers are selected. Some new characters are discovered, such as velocity curve factor is smaller than that of well developed normal scale turbulence Boundary Layer.VKI-1 cascade with 5.64mm chord is adopted in mini-turbine cascades experiment. 4 assembly angles, 3 different blade tip clearances and 4 Mach number statuses are chosed as status variables. From 12 total pressure distribution maps, a conclusion is formed that ratio of high-loss area to full width of cascades period is large that that of normal scaled cascedes. Based on effiociency analysis,it has been found that narrower blade tip clearance and right assembly angle lead to utmost efficience. (e.g. 45~50 degree for this micro VKI-1 cascades)Keywords: Micro Flow, Micro Fluid, Micro jet(s), Flat Plate Boundary Layer Flow, Turbinary Cascades.承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
边界层内外域实验
四、邊界層內外域實驗第一部分：邊界層實驗目的：在定壓及變壓之情況下，量測平滑及粗糙兩平板之邊界層速度分布，以明瞭邊界層之現象。
器具：空氣動力實驗測定台、邊界層儀。
照1 邊界層實驗儀理論：1.當流體流經一固體表面時，沒有滑移的現象，其速度剖面由零增至自由流線之速度，此速度變化之層稱為邊界層。
2.當一等速均勻流V 流經一平板時，邊界層厚度隨著距離而增加，先為層流，若平板夠長則將經一轉換區而發展成為亂流。
3.若令轉換區之雷諾數為x R 則νVxR x =(1)x R 之範圍通常為55105101⨯⨯ɩ。
4.定義位移厚度（displacement thickness ）*δ：如圖1所示。
圖1 位移厚度示意圖()⎰-=∆dy v V Q(2) *δ=∆V Q(3)()⎰⎰∞∞*⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=δ∴00dy V v 1dy v V V1 ⎩⎨⎧==δ>0V v -1Vv y 當 ⎰δ*⎪⎭⎫⎝⎛-=δ∴0dy V v 1(4)因此由邊界層之速度分布可求得*δ值。
5.圖2中：圖2 質量和動量通量示意圖x dx m d V M x dx M d M x -w δ--δ+=δτ ()M mV dxd dx M d dx m d -=-=V w τ (5) 而 ⎰δρ=0vdy m(6) ⎰δρ=02dy v M (7)代入(5)式，得⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅ρ=τ⎰δ02w dy V v 1V v dx d V (8) =τ=ρ2V wf 2C local skin friction coeff.(9)(8)式變為⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎰δdy V v 1V v dx d 2C 0f (10)6.定義動量厚度（momentum thickness ）θ：⎰δ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=θ0dy V v 1V v (11)(10)式變為dxd 2C f θ= (12)作用於一L 長，單位寬度平板表面之總摩擦力(total skin friction force per unit width on a plate of length)⎰=Lw dx D 0f τ(13)與(9)式比較得⎰=L f dx C V D 02f 2ρ由(12)(13)式，⎰⨯=Ldx dxd V D 02f 22θρ 當x =0時，θ=0若L θ表從邊緣至L 距離時之動量厚度L V D θρ222f ⨯=(14) ==ρ2L V ff 2D C Overall skin friction coeff.代入(14)式L C L f /2θ=(15)定義形狀因子（shape factor ）H ：動量厚度位移厚度=θδ=*H (16)（一）層流邊界層沿一平板之速度剖面可得x R x 721.1=δ* (17) x R x664.0=θ(18) 59.2H =(19)（二）亂流邊界層n1y V v ⎪⎭⎫ ⎝⎛δ= (20) 95101085ɩǩɩ==x R n 當2.0x R x 046.0=δ* (21) 2.0x R x 036.0=θ (22) 29.1H =(23)上述為壓力無變化時之情況，若壓力沿著流線變化，如加入Liners ，則 伯努利方程式：dxdV V dx dp ρ-= (24)(1) 流線加速、減壓使得動量增加，則邊界層成長較慢。
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平板边界层实验（一）
（一）实验目的
1．测定平板边界层内的流速分布，从而确定流速分布指数规律、边界层名义厚度δ、位移厚度1δ、动量厚度2δ、能量厚度3δ。
2．掌握毕托管和测压计的测速原理和量测技能。
（二）DQS 系列空气动力学多功能实验装置：
该装置相当于小型风洞，为组装式结构。
由主机和多种易更换实验段组成，流量可以控制。
风机提供气流，在压出段设有流量调节阀门，气流通过风道进稳压箱流速减慢进入阻尼网，阻尼网由二层细密钢丝网构成，可将流体较大尺度的旋涡破碎，使气流均匀地进入收缩段，经过收缩段可将收缩段进口的速度不均匀度缩小n 2倍，n 为收缩比，本收缩段的收缩比较大。
收缩曲线应用波兰人维托辛斯基曲线。
收缩段出口接各种实验段，实验排放的气流由实验台面的孔口进吸音箱回到风机入口，如图1所示。
多管测压计，设有可改变角度的测压排管及调平设置，当测某点压强时取与大气连通的测压管与该点测压管的读数差，即为测点的压强水头，如图2所示。
1.稳压箱
1.测压管
2.收缩段 2.角度盘
3.风道 3.支架
4.调节阀门
4.联通管
5.通风机 5.输液管
6.吸音箱 6.酒精库
7.阻尼网 7.通气管
图 1 图 2 （三）实验段简图
稳压箱内的气流经过阻尼网及收缩段均匀进入实验段，在实验段轴心位置安装一块一面光滑一面粗糙的平板，平板可沿轴线滑动，在实验段的出口装有精致的鸭咀形毕托管，其
头部厚度仅有0.3㎜,并配有千分卡尺，灯光显示设置和多管测压计，见图1-1。
（三）实验原理及计算式
1．平板紊流边界层的流速分布
实际流体因存在粘性，紧贴壁面的流体将粘附于固体表面，其相对速度为零，沿壁面法向随着与壁面距离的增加，流体的速度逐渐增大，当距离为δ时，其速度达到未受扰动的主流流速∞u ，这个厚度为δ的薄层称为边界层，通常规定从壁面到∞=u u x 99.0处的距离作为边界层的厚度。
边界层的厚度沿平板长度方向是顺流渐增的，在平板迎流的前段是层流边界层，如果平板足够长，则边界层可以过渡到紊流，判别过渡位置的特征值是雷诺数x Re ，如图1-2所示。
若量测断面坐标为x ，则该断面x Re 为
ν
x
u x ∞=
Re (本装置用0u 代表∞u ) ( 1－1 )
其中ν为空气运动粘滞系数，α
ρμν=
μ为动力粘滞系数，αρ为空气密度。
n
T T ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=00μμ 15.2880=T °Ｋ时，250/·10789.1m S N -⨯=μ
K ℃t T 15.273/+=
90°K ＜T ＜300°K 时，n 取8/9，代入
29
85/·
15.28810789.1m S N K T ⎪⎭
⎫
⎝⎛︒⨯=-μ 紊流边界层内的流速分布用指数律表示为 图 1 - 1
n
x y u u 10⎪⎭
⎫
⎝⎛=δ ( 1－2 )
式( 1－1 ) 、( 1－2 )中
x 量测断面纵向坐标
y 量测点的横向坐标
x u 测点流速
δ 量测断面x 处的边界层厚度（即099.0u u x =处的y 值） 图 1－2 0u 量测断面x 处的边界层外主流流速
通过对该断面流速分布的量测，以及对实验数据的处理，并绘制双对数图，可确定指数n 值的大小。
根据资料介绍x Re 为510时，其光滑壁面的n 值约为7。
可根据n 值计算1δ、
2δ、3δ。
亦可在已知速度剖面的条件下计算各种厚度，二者的计算式分别为：
边界层位移厚度1δ ()
n +=
11δ
δ ( 1－3 )
dy u u x
⎰⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛-
=δ
δ0
11 ( 1－3 )’ 边界层动量损失厚度2δ ()()
n n n ++=
212 δ
δ ( 1－4 )
dy u
u u u x x
⎰
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=δ
δ0
00
21 ( 1－4 )’ 边界层能量损失厚度3δ ()()
n n n ++=
3123 δ
δ ( 1－5 )
dy u
u u u x x
⎰
⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=δ
δ0
202
31 ( 1－5 )’ 2．毕托管与多管测压计的测速原理
根据元流能量方程，毕托管处的驻点压强0P 为
g
u p P x
a
a
220
+=
γγα
( 1－6 ) a γ为空气容重，αp 为大气压强，测点流速为
a
x p p g
u γα
-=02 ( 1－7 )
0p 用测压计测定，根据静压基本方程0p 为
h p p e γα+=0 ( 1－8 )
e γ为测压管内流体的容重，h 为垂直的液柱高，即大气连通测压管与测点测压管的读
数差，当测压排管与垂线的夹角为α时。
h 值为αco s 1h ,(1h 为测压计斜管读数),其
αcos 10h p p e γα+=，代入式( 1－7)
αcos 21h g
u a
e
x γγ= ( 1－9 ) 式( 1－9)中，g a αργ= 2
/8.9s m g = 3/m N
RT
p
=
αρ 3/m kg ( 1－10 ) 式( 1－10)中p 为大气压。
1㎜Hg=133.322
/m N
R 为气体常数 K Kg J R ·/063.287= (焦耳/千克·绝对温度)
T 为绝对温度值 K ℃t T 15.273+=
（四）实验步骤
1．按图1-1所示装好实验段。
调多管测压计底座使其水平，调酒精库使管液位在160㎜左右，排管与垂线夹角︒=10α。
酒精库内液位在管子的中部，取走实验台面的活动板。
将指示灯电线一端接到实验板上，另一端接到毕托管上。
顺时针旋转千分尺使毕托管向实验板靠近，一定要缓慢旋转，以免碰坏毕托管，当指示灯发出微光时停止旋转（注意不要将毕托管与实验板顶得太紧），此点为第二个测点，其y 值为毕托管头部厚度的一半即
㎜y 15.0=，第一个测点为实验板壁面0=y 。
将指示灯的二根电线移出实验段，以免干
扰气流。
2．接通电源，慢慢打开调节阀门至最大开度，待测压管液位不再变化时，读毕托管及与大气连通测压管的读数，取液位波动的平均值并记录。
逆时针旋转千分尺，使毕托管离开实验板，每转一格其间距为0.01㎜，前5个测点的间距取3格。
其后的3个测点的间距取5格，后面的测点间距可放大到15格、30格、50格等。
测点总数在20个左右，记录千分卡
尺旋转距离和对应的测压管读数1h 值，当测压管读数1h 值不再继续变化时，即达主流区，其流速为0u ，计算出099.0u u x =处的测压计读数'h ，（'h 测点的y 值即为边界层的厚度
δ)。
再顺时针慢慢旋转千分卡尺并仔细观察测压计，当其读数1h 等于'h 时停止旋转，在顺
时针旋千分尺时一定要慢旋并记录旋转的圈数，用逆时针旋转的圈数扣除顺时针旋转的圈数。
其y 值即为该断面边界层的厚度δ。
尚可测量不同断面不同流量时的边界层厚度，即下滑实验板，调小流量，实验方法相同。
3．记录有关常数，测量温度及大气压。
4．注意事项 整个实验过程不得干扰气流，如用手阻止气流，记录纸进入实验台面的孔口，移动调节阀门等。
实验完毕断电停风。
（五）实验记录 1．常数 设备编号
测压管与垂线的夹角 =α ° 毕托管头部宽度 3.0=b ㎜ 空气温度 =t ℃ 大气压力表读数 ㎜Hg 通大气测压管读数 ㎜
2．记录表
（六）成果要求（仅供参考）
1．绘制0
lg
u u
与δy lg 的关系曲线，确定指数n 值。
注意连线要分段，用式(1-3)、式(1-4)、
式(1-5)式计算边界层的各种厚度。
2．绘制y 与0u u
、⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-001u u u u 、⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-202
1u u u u x 三条关系曲线，用式(1-3)’
、式(1-4)’、式(1-5)’计算边界层的各种厚度，以上要求仅供参考，各校可根据自己的教学内容确定。