一种气体流速测量实验风洞的制作方法

本实用新型属于教学实验风洞，更具体地说，它属于大专院校物理实验中气体流速测量实验风洞。

背景技术：

气体流速测量是常见的物理测量，据不同测量原理不同有多种流速测量方法，常见的有压差法流速测量、激光流速测量、热线流速测量和涡街流速测量等。压差法测量原理基于机械能守恒原理和流体力学基本方程的伯努利方程测量气体流速的大小，有喷嘴、文丘利管等多种形式；热线法流速测量原理基于介质流动时与传感器的强迫热交换，常用于测量空间流场流速分布。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的不足，提供一种很方便、直观，操作简便的气体流速测量实验风洞。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种气体流速测量实验风洞，包括透明缓冲筒和压差计；所述透明缓冲筒一端装有吸风离心式风机，另一端开有引风孔，引风孔内插有圆管道；圆管道上安装有后测压管和前测压管，圆管道内固定有喷嘴，前测压管和后测压管分别位于喷嘴的前后两侧；前测压管和后测压管分别连接压差计的两个输入端，压差计测量前测压管和后测压管之间的压差；所述透明缓冲筒内部安装有二块稳流孔板，两块稳流孔板上的孔互不对齐。

进一步地，还包括热线风速仪，所述热线风速仪的热线固定于近喷嘴岀口处，两端固定在喷嘴两侧，并连接至热线风速仪，中段经过所述喷嘴岀口中心。

进一步地，吸风离心式风机连接调速器。

进一步地，所述压差计为U型压差计。

进一步地，还包括堵塞头，用于堵塞圆管道。

由于采用上述技术方案，该实用新型具有如下有益效果：

1、实验风洞可进行二种方法测量气体流速；

2、使用很方便，很直观，测量准确。

附图说明

图1是本实用新型简图

图2是实施例图；

图3是稳流孔板；

图4是热线示意图。

图中：气体流速测量实验风洞：1、底座；2、透明缓冲筒；4、喷嘴；5、后测压管；6、前测压管；7、硅胶管；8、圆管道；9、稳流孔板；10、吸风离心式风机；11、减震圈；12、调速器；13、调速旋钮；14、热线引线座；15、热线；16、热线风速仪；17、U型压差计；18、标尺；19、堵塞头；20、胶合板；21、支柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图2所示，一种气体流速测量实验风洞，包括透明缓冲筒2和压差计17；透明缓冲筒2安装在底座1上；所述透明缓冲筒2一端装有吸风离心式风机10，另一端开有引风孔，引风孔内插有圆管道8；圆管道8上安装有后测压管5和前测压管6，圆管道8内固定有喷嘴4，前测压管6和后测压管5分别位于喷嘴4的前后两侧；前测压管6和后测压管5分别连接压差计17的两个输入端，压差计17测量前测压管6和后测压管5之间的压差；所述透明缓冲筒2内部安装有二块稳流孔板9，两块稳流孔板上的孔互不对齐，如图3所示。

图2中，所述压差计17为U型压差计。流过喷嘴4的气体流速变化产生的静压力差，使水柱有高度差。

流束在喷嘴4形成局部收缩，由于圆管道内各点的流速和压力满足机械能守恒原理和伯努利方程，于是在节流件前后两侧会产生随流速变化的静压力(或称差压)，用前测压管6和后测压管5测压并通过硅胶管与水柱压差计的U形管相连，使水柱有高度差，用以计算流体经过节流件时的流速和流量。

伯努利方程表述为：对于由不可压缩、非粘滞性流体流线组成的流管内的点，其压力和单位体积的机械能(动能势能)之和为常数，即对于流管内的任意点，均有下式成立：

其中p为压力，u为流速，ρ为流体密度，h为相对高度，g为重力加速度。

化简后有：

把室温T(℃)和压差计读数Δh(厘米)代入式中，即可求出喷嘴处的空气流速。

图2中，所述热线传感器结构极其简单，热线15固定于近喷嘴4岀口处，两端固定在喷嘴4周侧的胶合板20上的支柱21并连接至热线风速仪16，中段经过所述喷嘴4岀口中心，如图4所示。所述热线15可以采用一根直径约数十微米，电阻温度系数大的细铂金属丝，工作时用电流加热使它的温度高于周围温度，流体流动时带走热线的热量，使热线的温度及电流发生变化，从而把流速转变为电信号，测量流场中空间点的瞬态流速。

图2中，还包括热线风速仪，热线风速仪由非平衡直流电桥、信号调理、A/D转换、单片机、显示器、电源组成。非平衡直流电桥根据R的变化自动调整热线传感器电流，补偿由风速变化带走的热量，使热线传感器处于恒温状态，这时电桥输出信号VB与流速u满足公式规律，经单片机进行处理，输出与流速成线性关系。

当热线温度恒定时，热线由电加热获得的热量等于热线散失的热量，可列出热平衡方程：

Qd＝Q

式中：Qd————电流加热产生的热量；Q——由于周围流体强迫对流散失的热量；

而Q与换热系数K、热线表面积S、热线温度Tw和流体温度Tf关系为：

Q＝KS(Tw—Tf)

换热系数K又与热线几何形状、流体流速u、流体导热系数λ、流体粘滞系数γ，流体热扩散率α有关(许多是常数或可实验获得)。

流经热线的电流I在热线上产生的热量Qd为：

Qd＝0.24VB²/R

其中VB是传感器端电压，R是热线电阻，因为Q、Qd两者相等，有：

图2中，吸风离心式风机10连接调速器12，控制吸风离心式风机的转速，改变实验风洞的气体流速大小。

图2中，还包括堵塞头19，实验需要时用于堵塞圆管道8。

最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。