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热丝测速

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热丝测速是在流动试验中测量流体流速的一种常用的实验方法。速度通常是流动的一个重要参数来表征。但与许多流动性质, 它是挑战的测量不影响实验。湍流的测量增加了一个额外的并发症, 因为速度可以在这个制度中迅速波动。热线风速是一个成功的诊断, 因为他们可以做非常小, 以尽量减少其对测量流量的影响。他们有足够快的时间响应来解决流速的快速波动。此视频将说明热丝风速仪在恒温配置中的工作原理。然后显示这些设备是如何被校准的, 以准备在流动实验中使用。

在最简单的形式, 热丝风速计包括一个短电阻线暂停两个支持和放置在流动的利益。电线被电加热到温度高于环境流体温度, 使热量产生抵消对流冷却失去的热量。由于对流冷却速率取决于流体的速度, 因此可以定义电功率与风速的关系和流速。导线的焦耳加热是导线抵抗的产品和电流的正方形。对于大多数材料来说, 电阻是温度依赖性的, 并且是线性关系的近似值, 其中的常数α是由金属丝材料指定的。对流冷却可以用国王定律来模拟。在这个等式 a 和 B 是常数在定标期间被确定。速度 N 的指数通常在0.45 左右。在稳定状态下, 加热和冷却是平衡的。但确定瞬时输入功率取决于同时了解电阻和电流。一种称为恒温测速的策略是只提供足够的电流以保持温度, 从而使导线的电阻恒定。这是完成使用的惠斯桥梁与热线服务作为一条腿的桥梁电路。该桥可以被认为是两个并联的电压分配器, 其输出的不同之处是桥电压。如果比率是一个 R2 和 RW 对 R3 是相等的, 桥梁是平衡的, 并且桥梁电压是零。否则, 桥接电压被放大并作为反馈信号使用。电流将流经热线, 加热, 直到桥梁平衡。通过调整控制电阻 R1, 可以确定热线的基线温度。欧姆定律可以用来将流经热线的电流与桥电压联系起来。现在, 由于我们的 W 保持恒定, 电阻条件可以被吸收到校准常数。并且速度被指定作为桥梁电压的作用。校准常数是通过在参考流系统中放置风速计来确定的。测量必须在几个已知的流速, 使最小平方回归可以执行。自由射流的腔 contracta 是一个有用的参考流, 因为平均流速的特征是流体密度和压差。现在, 您了解了热线风速仪是如何工作的, 让我们来看看如何使用自由射流的腔 contracta 来校准实验装置。

在开始安装之前, 请先熟悉设施的布局和安全程序。流动系统包括由离心风扇加压的一个全会。一个自由的喷气机形式从狭缝一侧的充满和堆栈上的顶部允许的压力, 以调整通过交换限制孔板。现在设置数据获取系统, 如图中所示的文本。将压舱压力表连接到压力传感器的正端口, 并使负端口向大气开放。在数据采集系统上设置通道零, 使风速计的电桥电压和通道一到压力传感器。在数据采集软件中, 将热线通道设置为零和压力传感器通道到1。最后, 将常数 N 设置为 0.45, 采样率为100赫兹, 样本总数为1000。在适当的字段中输入传感器校准常量中的局部空气密度值, 以便数据获取系统以每秒的米为单位报告结果。使用校准间隔将狭缝宽度设置为19.05 毫米或三英寸。然后将热线风速计贴在腔 contracta 的位置上, 距离开口的狭缝宽度1.5 倍。通过在交叉流方向上遍历探头, 直到示波器上的信号显示最小的波动时, 找到飞机的风速计和中平面。现在, 完全覆盖堆栈, 以建立最大的射流速度, 然后打开流动设施。使用软件记录数据点。测量完成后 , 用最小开换孔板。用新的孔板进行另一种测量。继续交换孔板和采取测量, 直到您收集了至少六数据点包括一个与堆栈完全无限制。从数据采集软件中恢复校准常数。

一旦你完成收集数据, 你将有电压测量从桥梁电路对应的一系列不同的流速。将电压平方作为提高到功率0.45 的速度的函数来绘制。然后对数据执行最小平方线性拟合。从合适的斜坡和拦截是这个热线风速仪的校准常数。现在, 风速计已被校准, 它可以用于不同的流量设置, 以测量未知的速度。

热丝风速常用于科学的流动实验。热丝测速广泛用于研究风洞中的边界层流动。边界层是流体力学研究的最古老的学科之一, 因为它们与空气动力学设计、海军工程和发电等技术应用有关。对所有这些领域的损害, 许多涉及边界层的影响仍然 incipiently 理解。高度不规则的粗糙度, 密度和黏度梯度和压缩性提到了一些。考虑到这一点, 在实验室设置中使用热线测速来评估与上述应用相关的边界层流。使用类似于当前实验中演示的策略。工业通风系统用于控制工业环境中的烟雾、微粒、气溶胶、燃烧产品或其他污染物。通常, 每个污染物将以不同的速率生成。因此, 排气系统将需要不同的流速为每个污染物, 以消除它们的有效。这个过程通常是在热线风速仪的帮助下进行的。在其中, 工程师设置阻尼器在每一行的位置, 寻求使读取风速计匹配预先估计的速度值。

你刚刚看了朱庇特的介绍热线测速。你现在应该了解一个恒定的温度风速仪是如何工作的, 以及如何校准这个装置以用于流动实验。谢谢收看

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