三种流速测量方法综述
测量流体速度方法
测量流体速度方法
测量流体速度的一种常用方法是使用流速计。
以下是一些常见的测量流体速度的方法：
1. 流速计：流速计是测量流体速度的专用设备。
常见的流速计包括旋转式流速计、热式流速计、超声波流速计等。
这些流速计能够测量流体在管道或其他容器内的速度。
2. 浮子法：浮子法是一种简单的测量液体流速的方法。
它通过测量液体中的浮子在给定距离内移动所需的时间来计算流速。
3. 压力差法：根据伯努利原理，流体在管道中流动时，速度增加时压力会降低。
通过测量管道两端的压力差，可以计算出流体的速度。
4. 热膨胀法：热膨胀法是测量气体流速的一种方法。
它基于热膨胀的原理，通过测量气体通过管道时产生的温度变化来计算流速。
5. 质量流量计：质量流量计是一种直接测量流体质量流量的方法，通过测量流体在单位时间内通过流量计的质量来计算流速。
这些方法各有优缺点，适用于不同的流体和测量条件。
在选择测量流体速度的方法时，需要考虑测量精度、测量范围、成本和实际应用等因素。
流体力学中的流体流速测量
流体力学中的流体流速测量流体力学是研究流体运动规律和性质的学科，涉及到流体的流速测量也是其中重要的内容之一。
流体流速测量的准确性和可靠性对于许多领域都至关重要，例如航空航天、能源、环境工程等。
本文将介绍几种常见的流体流速测量方法及其原理。
流体流速的测量可以基于不同的物理现象，下面将分别介绍以下三种常见方法：流管法、热膜法和超声波法。
一、流管法流管法是一种常用的流体流速测量方法，其基本原理是根据流体通过管道时的压力变化来计算流速。
具体操作过程是将待测流体通过一段已知长度和截面积的管道，进入一段较宽的容器，形成不同截面积的两端，称为流管。
通过测量流管两端的压力差，可以计算出流体的流速。
二、热膜法热膜法是通过在流体中加热膜元件来测量流速的一种方法。
其原理是利用热量传递的规律来推算流体的流速。
热膜法适用于流速较小或者粘性较大的流体，例如液体。
在实际应用中，会在流体中插入一个加热器，通过测量加热器上的温度变化，可以得到流体流速的信息。
三、超声波法超声波法是一种基于超声波技术的流体流速测量方法。
它采用超声波在流体中传播的速度与流体流速之间的关系，通过超声波传感器和接收器之间的时间差来计算流速。
超声波法适用于不同介质的流体测量，如气体、液体等。
它具有测量范围广、测量精度高等优点。
总结：流体力学中的流体流速测量是一项重要的技术，涉及到多种测量方法。
本文简要介绍了流管法、热膜法和超声波法这三种常见的流速测量方法及其原理。
通过选择合适的测量方法，可以准确地获取流体流速的信息，为相关领域的工程和研究提供有价值的数据。
在未来的发展中，相信会有更多更先进的流体流速测量方法被提出并应用于实际生产和科学研究中。
三种流速测量方法综述
三种流速测量方法综述唐桂兰 黄 新 张大中(南京林业大学南京210037)【摘要】本文综述了水土试验研究中流速测量的三种方法。
即常规测流法;遥控测流法;超声波测流法。
并分别介绍了测量原理、测试要求和施测方法。
最后列出了三种流速测量方法的优缺点。
【关键词】水工试验 流速测量 流速测量是水工试验研究中一项至关重要的测试项目。
南京林业大学近几年先后进行了二滩水电站木材过坝机械模型试验研究(以下称进口试验研究)和二滩水电站木材过坝联运机出口段及木材入河运行状态模型试验研究(以下称出口试验研究)。
由于这两项试验的流速测试要求和测试条件不同,因而所采用的流速测量方法也不同。
概括起来有三种流速测量方法,第一种是常规测流法,适合在水质较清的试验中应用;第二种是遥控测流法,适用于测点距岸边较远,难以用带线方式进行测试的试验;第三种是超声波测流法,可进行多维流速测量。
1 常规测流法1.1测试要求“进口试验研究”范围,自水电站坝前库区袋形排的起运点,经过库区推木、水流加速段、机械喂木、直至木材进入斜坡段滚筒机。
其中的水流加速段就是要解决木材进入喂木设施滚筒机前水流加速区的原木运行速度问题。
模型试验中水流加速区的水流速度是依靠装置模拟水力加速器来实现的。
加速器造出表面流速,试验用水水质较清。
为此,采用常规测流法即可对流速的大小进行测量。
1.2测量原理流体力学中,当研究气流和机翼的相对运动时,机翼受到垂直向上的力,称为举力。
同理,当水流和旋桨相对运动时,旋桨也受到水流作用的垂直于旋桨径向的举力。
作用于每只桨叶的举力对桨轴产生力矩,使桨叶绕轴旋转。
流速则是旋桨转动速率或转动周期的函数。
流速测量采用计数法和周期法两种。
计数法的测量原理是测量一定时间内旋桨转速或信号脉冲数;周期法的测量原理是测量旋桨转一周的时间或信号脉冲周期。
1.3施测方法以西南水运工程科学研究所研制的HD-4型电脑流速仪为例。
它由光电微型传感器、CMOS施密特触发器、Z80单板机、显示器和打印机等组成。
流速测量原理与公式
流速测量原理与公式1.引言流速是指单位时间内流体通过某一特定截面的体积，是流体力学中的一个重要参数。
流速的测量对于许多工程和科学领域都至关重要，例如水力学、气象学和环境工程等。
本文介绍了流速测量的基本原理和常用的测量方法。
2. 流速测量原理流速测量的基本原理是利用流体通过单位时间内通过截面的体积来确定流速。
根据流体力学基本方程，流速可以通过测量截面上的压力差或涡旋流的旋转速度来得到。
2.1 压力差法压力差法是一种常用的测量流速的方法。
该方法基于伯努利方程，通过测量流体在两个不同截面处的压力差和流道几何参数，可以计算出流速。
其中，流道几何参数包括截面面积和长度等。
2.2 涡旋流法涡旋流法是另一种常用的测量流速的方法。
该方法利用流体在涡旋流装置中的旋转速度来反映流速。
通过测量涡旋流的旋转速度和装置的几何参数，可以计算出流速。
3. 流速测量公式根据上述原理，可以得到一些常用的流速测量公式。
以下是两种常见的测量方法对应的公式：3.1 压力差法公式流速（V）可以通过以下公式计算：V = (2*(P1 - P2) / (ρ * A))^0.5其中，P1和P2分别为两个截面处的压力，ρ为流体的密度，A 为截面的面积。
3.2 涡旋流法公式涡旋流法可以通过测量旋转速度（ω）来计算流速（V）。
涡旋流法的计算公式如下：V = k * D * ω其中，k为修正系数，D为涡旋流装置的直径，ω为涡旋流的旋转速度。
4. 结论流速测量是一种重要的工程和科学任务，可以通过压力差法和涡旋流法等方法来实现。
通过测量截面处的压力差或涡旋流的旋转速度，并结合相应的测量公式，可以准确计算出流速。
流速
临界点 滞止压力是指在没有外力的作用下，流 体速度绝热地减速到零时所产生的压力， 此时，流体的全部动能全部绝热地转变 成压力能。 总压与静压之差称为动压
应用动力测压法测量流速的压力感受元 件为测压管 伯努利方程式
udu +
dp
ρ
= 0
u p1 u p2 + = &
二、散热率法测量流速
散热率法测量流速的原理，是将发热的 测速传感器置于被测流体中，利用发热 的测速传感器的散热率与流体流速成比 例的特点，通过测定传感器的散热率来 获得流体的流速。 卡他温度计
热线风速仪是利用被加热的金属丝的热 量损失来测量气体流速的。
Q = QR = Q α F (Tw − T f ) QR = I Rw
测量被绕流体表面上某点的压力或流道 壁面上流体的压力 这时可利用在通道壁面或绕流物体表面 开静压孔的方法进行测量。
2. 毕托管
分别采用总压管和静压管测得流体的总 压和静压，然后利用公式计算得到流体 速度。 缺点：不能同时测得某一点的流体的总 压和静压。 可同时测得流体总压和静压之差的复合 测压管称为毕托管（动压管、速度探针）
在实际测量电路中，测量的不是流经电路 的电流，而是惠斯顿电桥的桥顶电压。 克英公式：E2=A+Bun
三、动力测压法测量流速
在静止气体中，由于不存在切向力，故 这个力与所取面积的方向无关，称为静 压力。 对于运动流体而言，静压可用垂直于流 体运动方向单位面积上的作用力来衡量。 总压力是指流体在某点速度等熵滞止到 零时所达到的压力。
Rw =
( a '+ b ' u ) − I
水文测量中的流速测量方法与设备选择
水文测量中的流速测量方法与设备选择引言水文测量是一项重要的工作，它关系到水资源的利用和管理。
在水文测量中，流速测量是其中一个关键的环节。
本文将探讨流速测量的方法和设备选择，以帮助读者更好地了解水文测量中的流速测量。
一、流速测量方法1. 静态测速法静态测速法是最简单的流速测量方法之一。
它基于水流静止时的水位变化来计算流速。
通常使用水尺或流量计测量水位变化，然后使用公式进行计算。
这种方法适用于较小的流速和水位变化范围较小的情况。
2. 平均测速法平均测速法是通过将测点划分为多个小区域，分别测量各个小区域的流速，并计算平均值来确定整个测点的流速。
这种方法适用于流速存在较大差异的情况，可以提高测量的准确性。
3. 动态测速法动态测速法是通过测量水流中的浮标或测流器的移动速度来确定流速。
这种方法适用于水流比较湍急的情况，可以提供较精确的测量结果。
二、流速测量设备选择1. 流速计流速计是一种专门用于测量水流速度的仪器。
它通过测量水流中的浮标或测流器的速度来计算流速。
流速计有多种类型，如浮标流速计、涡轮流速计等。
在选择流速计时，需要考虑测量范围、精度和可靠性等因素。
2. 水尺水尺是一种常用的测量水位变化的设备。
它通过读取水位刻度来测量水位变化，进而计算流速。
水尺分为直尺水尺和曲线水尺两种类型。
直尺水尺适用于较小的流速和水位变化范围较小的情况，而曲线水尺适用于较大的流速和水位变化范围较大的情况。
3. 流量计流量计是一种直接测量流量的设备。
它通过测量流入或流出的水量来计算流速。
有不同类型的流量计，如涡轮流量计、电磁流量计等。
在选择流量计时，需要考虑流量范围、精度和可靠性等因素。
结论在水文测量中，流速测量是一个关键的环节。
根据不同的流速测量要求，可以选择不同的测量方法和设备。
静态测速法适用于较小的流速和水位变化范围较小的情况，平均测速法适用于流速存在较大差异的情况，动态测速法适用于水流比较湍急的情况。
流速计、水尺和流量计是常用的流速测量设备，在选择时需要考虑测量范围、精度和可靠性等因素。
流速及流量测量1
三．转子流量计
•恒压降变截面
流量不同转子的高度不同
qv F0
2
P
看看原理吧
（ 1）当压差 Δ P 对浮子产生 向上的作用力与介质对浮 子的浮力之和等于浮子重 量时，浮子就处于平衡状 态。 （2）随着流量的增加，差压 Δ P增大，所以浮子上升。 （ 3 ）随着流量减少，差压 Δ P 减小，所以浮子 下降，
m3/s
qm F0 2P
kg/s
若流体为可压缩性流体，则
qm F0 2P
kg/s
流量系数α 由实验决定，与节流件形式、 取压方式、RED、m管道粗糙度有关。
3．标准节流装置
（1）标准节流装置取压方式
角接取压 法兰取压 环室取压
标准孔板：
直接钻孔取压
标准喷嘴：角接取压 文丘里管：角接取压
第七章 流速及流量测量
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法 四. 激光多普勒测速
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
适用范围： 以前：风速范围为 15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指 示。 目前：测速范围为 0.25—30m/s ，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
HH50系列智能金属管浮子流量计
四．动压平均管（阿纽巴管、笛形管） 测量平均动压，即测量平均流速。
大家都见过水表吧
第五节 叶轮式流量计
一．水表 分类：根据水流特点： 切线流： 单流束、多流束 竖式流： 轴流式： 根据流量指示部分位置： 湿式水表：流量指示部分处于水中 干式水表：流量指示部分处于空气中。
kg/s
流体流速与流量的计算与测量
流体流速与流量的计算与测量流体流速与流量是涉及流体力学的重要概念，对于流体力学的研究和实际应用具有重要意义。
本文将介绍流体流速与流量的概念，以及计算和测量相应数值的方法。
一、流体流速的概念及计算方法流体流速是指流体在单位时间内通过管道或任何其他容器横截面的体积流量。
流体流速可以用公式v = Q/A来计算，其中v表示流速，Q表示流体通过横截面的体积流量，A表示横截面的面积。
根据流体的性质和实际应用的不同，我们需要采用不同的方法来计算流体流速。
以下是几种常见的计算方法：1. 流体通过管道的流速计算：当流体通过圆管时，我们可以使用公式v = 4Q/πD^2来计算流速，其中D表示管道的直径。
这个公式是基于流体连续性方程和泊松方程推导得出的。
2. 流体通过孔口的流速计算：当流体通过小孔或喷嘴时，我们可以使用公式v = √(2gh)来计算流速，其中g表示重力加速度，h表示从孔口到液面的高度差。
这个公式是基于能量守恒原理和伯努利定律推导得出的。
3. 流体通过泵的流速计算：当流体被泵送时，我们可以使用公式v = Q/A来计算流速，其中Q表示泵的流量，A表示泵出口的横截面积。
二、流体流量的概念及计算方法流体流量是指流体在单位时间内通过特定截面的质量或体积。
流体流量的计算方法根据不同的实际应用可以有所差异。
以下是几种常见的流体流量计算方法：1. 流体质量流量计算：流体质量流量可以使用公式m = ρQ来计算，其中m表示流体的质量流量，ρ表示流体的密度，Q表示流体通过截面的体积流量。
2. 流体体积流量计算：流体体积流量可以通过直接测量流体通过的容器的体积来计算。
具体的计算方法根据容器的形状和流体流动的特点可以有所不同。
三、流体流速和流量的测量方法为了准确地测量流体流速和流量，我们可以采用不同的设备和方法。
以下是几种常见的流体流速和流量的测量方法：1. 流速测量方法：- 流速测量仪：采用这种方法可以直接获得流体的流速数值，常见的流速测量仪有流量计和流速计。
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三种流速测量方法综述
唐桂兰 黄 新 张大中
(南京林业大学南京210037)
【摘要】本文综述了水土试验研究中流速测量的三种方法。
即常规测流法;遥控测流法;超声波测流法。
并分别介绍了测量原理、测试要求和施测方法。
最后列出了三种流速测量方法的优缺点。
【关键词】水工试验 流速测量
流速测量是水工试验研究中一项至关重要的测试项目。
南京林业大学近几年先后进行了二滩水电站木材过坝机械模型试验研究(以下称进口试验研究)和二滩水电站木材过坝联运机出口段及木材入河运行状态模型试验研究(以下称出口试验研究)。
由于这两项试验的流速测试要求和测试条件不同,因而所采用的流速测量方法也不同。
概括起来有三种流速测量方法,第一种是常规测流法,适合在水质较清的试验中应用;第二种是遥控测流法,适用于测点距岸边较远,难以用带线方式进行测试的试验;第三种是超声波测流法,可进行多维流速测量。
1 常规测流法
1.1测试要求
“进口试验研究”范围,自水电站坝前库区袋形排的起运点,经过库区推木、水流加速段、机械喂木、直至木材进入斜坡段滚筒机。
其中的水流加速段就是要解决木材进入喂木设施滚筒机前水流加速区的原木运行速度问题。
模型试验中水流加速区的水流速度是依靠装置模拟水力加速器来实现的。
加速器造出表面流速,试验用水水质较清。
为此,采用常规测流法即可对流速的大小进行测量。
1.2测量原理
流体力学中,当研究气流和机翼的相对运动时,机翼受到垂直向上的力,称为举力。
同理,当水流和旋桨相对运动时,旋桨也受到水流作用的垂直于旋桨径向的举力。
作用于每只桨叶的举力对桨轴产生力矩,使桨叶绕轴旋转。
流速则是旋桨转动速率或转动周期的函数。
流速测量采用计数法和周期法两种。
计数法的测量原理是测量一定时间内旋桨转速或信号脉冲数;周期法的测量原理是测量旋桨转一周的时间或信号脉冲周期。
1.3施测方法
以西南水运工程科学研究所研制的HD-
4型电脑流速仪为例。
它由光电微型传感器、CMOS施密特触发器、Z80单板机、显示器和打印机等组成。
在选定的测点上,将微型旋桨头正对着来流方向。
旋桨头旋转一圈产生2个脉冲信号。
设定测量方式为计数法,采样间隔时间为10秒,重复测量3次,同时测量8个点。
并设定各传感器标定系数。
启动测量键后,屏幕同时显示8个测点的3次测量值和一次平均值。
数据一旦有效,即打印输出。
工作原理框图见图1。
图1 常规测流法工作原理框图
2 遥控测流法
2.1测试要求
为了验证“进口试验研究”中水力加速器模拟装置的模拟效果,对前苏联中央木材水运研究所研制的ПР-49型水力加速器造出的表面
11
流速进行测试。
由于是原型试验,试验水域面积较大。
若采用常规测流法进行测试,由于测点与岸边距离较远,则难以实施。
而采用遥控测流法可满足测试要求。
2.2遥测原理
采用成品无线电遥测设备改制成用于流速遥测装置。
这是4通道比例遥控设备。
在一个时钟周期内,由4个电位器分别控制产生定宽脉冲信号,经调制后由功放器发出。
接收机收到发射机信号后,在译码电路中可以输出由4个电位器分别控制的宽度脉冲信号。
只要测出这个信号的宽度,就可以知道发射机上电位器的相应位置,即电位器相应的电阻值。
把流速仪的输出端作为电位器来分别产生两种脉冲宽度信号。
即流速仪输出端常开时为较宽的脉冲信号,每旋转20圈输出短路1次,产生较窄的脉冲信号。
脉宽变化信号经计数器定时器接口输入微机,计算出两个窄脉冲产生的间隔时间值,通过标定公式即可求出此刻的瞬时流速值。
一套发射、接收装置可同时测量4个流速测点。
2.3遥测方法
以重庆水文仪器厂生产的旋桨流速仪为例。
该流速仪输出端常开(两端电阻无穷大),每旋转20圈短路一次(两端电阻为零)。
在水流加速器的加速区内,按测试要求布设流速仪。
由于试验区河道较浅,故在测点处直接打桩,将流速仪和发射装置安装在木桩上,流速仪正对来流方向。
发射装置发出信号后,通过岸边接收装置并经计数器定时器接口电路输入微机。
工作原理框图见图2。
图2 遥控测流法工作原理框图
3 超声波测流法3.1测试要求
“出口试验研究”需确定木材入河河段的河道整治方案及相应水工设施。
为此需要在木材入河点附近上下游选择若干个河床断面进行二维流速测量。
其测量结果不仅能确切地分析论证木材入河河床整治的效果和木材入河后流送状态,而且可为木材入河机械设施的基础及护岸岸坡等水工建筑物的设计提供参考数据。
由于试验用水为天然河水,水中漂浮物较多,不宜采用常规测流法。
另外由于常规测流法只能进行一维流速的测量,且费时费力,采用超声波测流法则可达到高效、精确、多维,能满足本试验测试要求。
3.2测量原理
当仪器发射的超声波在水中传播时,将产生与水流速度相关的多普勒频率信号。
传感器感应发射器发出的超声波频率信号及测试点悬浮微粒的反射与散射波信号,并把它们送至接收器混频。
然后由解调器检出多普勒频率信号,并进行放大整形。
再由单片机控制并进行数据处理。
一维流速测量时,传感器必须正对流向。
若偏离某个角度,所测流速值则是实际流速在此方向上的垂直分量。
测出两个相互垂直的流速分量,则可以合成为一个新的流速矢量。
这就是二维流速测量原理。
传感器由发射探头和接收探头两部分组成。
两探头直线交汇处为测试点,距传感器正前方13cm 处。
对某一测点安装两对相互独立的在水平方向相互垂直的传感器,即可进行二维流速测量。
图3所示为二维流速的分量、合量和流向间的关系。
图3 二维流速的分量、合量和流向间的关系
2
1
设B -B 为测试断面线。
在测点O 测得X 轴方向上的流速分量为V x ,Y 轴方向上的流速分量为V y ,则O 点的流速为
V A =
V x 2
+V y
2
其流向与测试断面间的夹角为
θA =tg
-1
V y V x +π
4
由图3可知,在坐标的其他象限内,也存在
相应的点,它们在X 轴与Y 轴上流速分量值与A 点完全相同。
因此,要完全确定流速分量,必
须判断流向所在象限。
方法是将一根细线置入水中,根据流向所在象限,对θ值进行修正。
3.3施测方法
以南京水利水文自动化研究所研制的L SW -1A 型超声多普勒流速集测仪为例。
该
仪器具有传感器微型化、耐腐蚀、不破坏测点流态,具有较强的抗泥沙与抗漂浮物能力,具有极高的灵敏度与流速分辨率,流速响应适时,适应性强,便于实现二维流速测量。
试验时选择与流向基本垂直的河床断面为测试断面。
每个断面水平方向布置1至8个测点,每个测点的垂直方向上再布置1至5个测点。
设定采样间隔时间为1秒,重复采样10
次。
每次测量值和平均值显示后存储在单片机。
试验结束后,用通迅软件通过RS -232串行口将数据输入微机,存入硬盘,
以备后期处理。
工作原理框图见图4。
图4 超声波测流法工作原理框图
4结束语
通过采用不同的流速测量方法,顺利地完
成了“进口试验研究”和“出口试验研究”中流速测试任务。
在1994年7月和1996年6月的成果鉴定会上及1997年5月“出口补充试验研究”的中间检查会上,专家们对于这三种测量方法给予了充分的肯定,达到了试验所提出的要求,选择的方法是合理可行的。
各种不同的流速测量方法具有不同的优缺点,可以根据测试条件等因素加以综合考虑,选择合适的测量方法。
表1为三种流速测量方法的性能比较。
表1 三种流速测量方法性能比较
测量方法常规测流法遥控测流法超声波测流法
水质要求较高较高不高流速范围受限制受限制基本不受限制流态影响有一定影响有一定影响影响较弱测量维数一维一维二维标定次数需经常需经常无需采样间隔不能太小不能太小可适当小些
适用范围较窄较宽较宽成本费用较低较高高精确度
一般
一般
较高
3
1。