8.11: 피트 정압관: 풍량 측정 장치

1. 기압의 변화와 함께 기마계 압력 판독값을 기록합니다.

1. 피토 정적 튜브의 두 개의 리드를 기마계의 두 포트에 연결합니다. 기마계는 유색 기름으로 채워져 있어야 하며 물 인치 졸업으로 표시되어야 합니다.
2. 피토 정적 튜브를 나사 피팅에 삽입하여 감지 헤드가 풍동의 테스트 섹션중앙에 있고 튜브가 상류를 가리키도록 합니다. 테스트 섹션은 1ft x 1ft여야 하며 풍동은 140mph의 속도로 유지될 수 있어야 합니다.
3. 경사계를 사용하여 피토 정적 튜브를 0도 공격 각도로 조정합니다.
4. 50mph에서 풍구를 실행한 다음 기마계에서 압력 차 값을 기록합니다.
5. 풍관의 공기 속도를 10 mph 증가시키고 기마계에서 압력 차이를 기록합니다.
6. 130mph에 도달할 때까지 1.5를 반복합니다. 모든 결과를 기록합니다.

2. 피토 정적 튜브의 정확도를 긍정적 인 공격 각도로 조사합니다.

1. 경사계를 사용하여 공격 각도를 포지티브 4°로 조정합니다.
2. 100mph에서 풍구를 실행하고 기마계에서 압력 차이 판독값을 기록합니다.
3. 공격 각도를 4° 증분으로 늘리고 2.1 - 2.2단계를 최대 28°의 공격 각도까지 반복합니다. 모든 결과를 기록합니다.

예를 들어 항공기의 공기 속도와 같은 기류의 알 수 없는 속도는 일반적으로 피토 정적 튜브를 사용하여 측정됩니다. 피토 정적 튜브는 유체의 속도 증가가 압력 변화와 직접적인 관련이 있다는 베르누이의 원리를 기반으로 합니다.

유체 자체는 정압이라고 하는 주변 압력에 압력을 가합니다. 유체의 속도가 0이면 정압이 최대입니다. 이 압력은 정체 압력 또는 총 압력으로 정의됩니다.

유체 속도가 증가함에 따라 주변에 정압을 가하고 유체의 속도와 밀도로 인한 힘을 가합니다. 이러한 힘은 유체 밀도 및 유체 속도와 직접적인 관련이 있는 동적 압력으로 측정됩니다.

베르누이의 원리에 따르면 정체 압력은 정압과 동적 압력의 합과 같습니다. 따라서 유체 속도를 결정하는 데 관심이 있는 경우 그림과 같이 동적 압력에 대한 방정식을 대체하고 속도를 풀 수 있습니다. 정체 압력과 정압의 차이를 압력 차이, 델타 P라고 합니다.

그렇다면 델타 P와 그에 따른 속도를 결정하기 위해 정체와 정압을 어떻게 측정합니까? 여기에서 피토 정적 튜브가 등장합니다.

피토 정적 튜브에는 두 세트의 개구부가 있습니다. 하나의 개구부는 공기 흐름을 직접 향하고 두 번째 개구부 세트는 공기 흐름에 수직입니다. 흐름을 향하는 개구부는 정체 압력을 감지하고 흐름에 수직인 개구부는 정압을 감지합니다. 그런 다음 압력 차이인 델타 P를 압력 변환기 또는 유체 압력계를 사용하여 측정합니다.

유체 압력계는 액체를 포함하는 U자형 튜브입니다. 델타 P가 0과 같은 주변 압력에서 압력계의 유체는 초기 높이에서 수평을 이룹니다. 압력계에 압력 차가 발생하면 압력계 유체 높이가 변경되고 높이 변화를 델타 h로 읽을 수 있습니다.

그런 다음 압력계의 액체 밀도에 중력 가속도를 곱한 값에 델타 h를 곱한 값과 같은 압력 차이, 델타 P를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 계산된 압력 차이를 이전 방정식에 대입하여 유체 속도를 계산할 수 있습니다.

이 실험에서는 피토 정적 튜브와 유체 압력계를 사용하여 풍동에서 다양한 풍속을 측정합니다. 그런 다음 잘못 정렬된 피토 정적 튜브를 사용하여 수집된 공기 속도 측정에서 백분율 오류를 계산합니다.

이 실험을 위해서는 테스트 섹션이 1피트 x 1피트이고 최대 작동 공기 속도가 140mph인 공기역학적 풍동에 액세스해야 합니다. 또한 피토 정전기 튜브와 유색 오일로 채워진 압력계가 필요하지만 물 인치 눈금으로 표시됩니다.

부드러운 튜브를 사용하여 피토 정적 튜브 피팅의 두 리드를 압력계의 튜브 포트에 연결하는 것으로 시작합니다. 이제 테스트 섹션을 열고 피토 정적 튜브를 전면 나사산 피팅에 삽입합니다. 감지 헤드가 테스트 섹션의 중앙에 있고 상류를 가리키도록 피토 정적 튜브의 방향을 지정합니다. 휴대용 경사계를 사용하여 받음각을 측정하고 피토 튜브를 조정하여 각도가 0이 되도록 합니다. 그런 다음 테스트 섹션의 앞면과 상단을 닫습니다.

이제 풍동을 켜고 속도를 50mph로 설정한 다음 압력계에서 높이 차이를 관찰합니다. 높이 차이를 기록합니다. 그런 다음 풍속을 60mph로 높이고 압력계에 높이 차이를 다시 기록합니다.

이 절차를 반복하여 풍속이 130mph에 도달할 때까지 10mph씩 풍속을 높입니다. 각 풍속에 대한 압력계의 높이 차이를 기록하십시오. 그런 다음 풍동을 멈추고 테스트 섹션을 엽니다.

휴대용 경사계를 사용하여 받음각을 양의 4°C로 조정합니다. 그런 다음 테스트 섹션을 닫고 100mph로 풍동을 실행합니다. 노트북에 압력계 높이 차이를 기록하십시오. 최대 28의 받음각에 대해 이 절차를 반복하시겠습니까? 4를 사용하시나요? 증가. 각 각도에 대한 압력계 높이 차이를 100mph로 기록합니다.

이제 데이터를 분석하는 방법을 살펴보겠습니다. 먼저, 정체 압력 또는 유속이 0인 압력은 정압에 동적 압력을 더한 값과 같다는 점을 기억하십시오. 동적 압력은 유체 밀도 및 유속과 직접적인 관련이 있습니다. 방정식을 재배열하여 유속을 차압과 유체 밀도로 표현할 수 있습니다.

압력 차이는 압력계를 사용하여 측정되며, 여기서 압력 차이는 액체의 밀도에 g를 곱한 값에 압력계의 높이 차이를 곱한 값과 같습니다. 따라서 유속은 표시된 방정식에 의해 예측됩니다.

공기 밀도, 물 밀도 및 중력 가속도가 알려져 있습니다. 받음각이 0일 때 각 풍동 공기 속도에 대한 압력계 높이 차이를 사용하여 피토 정적 튜브에서 측정한 공기 속도를 계산합니다. 보시다시피 퍼센트 오류는 매우 작으며, 이는 피토 정적 튜브가 풍동 공기 설정, 압력계 판독 값 및 기타 기기 오류로 인해 발생하는 오류를 통해 공기 속도를 정확하게 예측할 수 있음을 보여줍니다.

이제 풍동이 100mph로 작동했을 때 다양한 받음각에서 공기 속도를 계산하십시오. 보시다시피 계산된 공기 속도는 예상에 매우 가깝습니다.

퍼센트 차이는 계산된 공기 속도를 0 받음각에서 측정된 공기 속도와 비교하여 계산됩니다. 측정된 각도에 대한 모든 차이는 4% 미만이며, 이는 피토-정적 튜브가 일반적으로 흐름 방향과의 정렬 불량에 둔감하다는 것을 보여줍니다.

요약하면, 우리는 피토 정적 튜브가 베르누이의 원리를 사용하여 유체의 속도를 결정하는 방법을 배웠습니다. 그런 다음 풍동에서 다양한 공기 속도를 생성하고 피토 정적 튜브를 사용하여 다양한 공기 속도를 측정했습니다. 이것은 피토 정적 튜브의 예측 감도를 보여주었습니다.