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风速仪具有诸多优点,下面是几个比较重要的:
1、体积小,对流场干扰小;
2、适用范围广。不仅可用于气体也可用于液体,在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用;
3、测量精度高,重复性好;
4、除了测量平均速度外,还可测量脉动值和湍;除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。
风速仪是测量空气流速的仪器,它的种类较多,气象台站常用的为风杯风速仪,它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分,空杯的凹面都顺向一个方向,整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上,在风力的作用下,风杯绕轴以正比于风速的转速旋转,另一种旋转式风速仪为旋桨式风速仪,由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分,将其安装在一个风向标的前端,使它随时对准风的来向,桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。
风速仪将流速信号转变为电信号的一种测速仪器,也可测量流体温度或密度。其原理是,将一根通电加热的细金属丝(称热线)置于气流中,热线在气流中的散热量与流速有关,而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化,流速信号即转变成电信号。它有两种工作模式:
1、恒流式:通过热线的电流保持不变,温度变化时,热线电阻改变,因而两端电压变化,由此测量流速;
2、恒温式:热线的温度保持不变,如保持150℃,根据所需施加的电流可度量流速。恒温式比恒流式应用更广泛。热线长度一般在0.5~2毫米范围,直径在1~10微米范围,材料为铂、钨或铂铑合金等。若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金属膜代替金属丝,即为热膜风速仪,功能与热丝相似,但多用于测量液体流速。热线除普通的单线式外,还可以是组合的双线式或三线式,用以测量各个方向的速度分量。从热线输出的电信号,经放大、补偿和数字化后输入计算机,可提高测量精度,自动完成数据后处理过程,扩大测速功能,如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。热线风速仪与皮托管相比,具有探头体积小,对流场干扰小;响应快,能测量非定常流速;能测量很低速(如低达0.3米/秒)等优点。
风速仪主要用途:
1、测量平均流动的速度和方向;
2、测量来流的脉动速度及其频谱;
3、测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性;
4、测量壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的,原理与热线测速相似);
5、测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线,然后根据测得的探头电阻就可确定温度。
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