Давление и скорости в потоке измеряются разнообразными приборами - зондами(манометрами, датчиками, трубками), устанавливаемыми в месте измерения. Основные требования к зонду - он должен измерить те давление и скорость течения в месте измерения, которые там были до внесения туда зонда; кроме того, физическая точка, в которой фактически производится измерение (т.е. размеры чувствительного элемента датчика) должна быть малой величиной в сравнении с областью изменений изучаемого параметра (областью течения).
Рассмотрим зонды для измерений давлений и скоростей в стационарных ламинарных либо в среднем установившихся турбулентных течениях.
Здесь могут применяться инертные
измерительные приборы, т.е. имеющие значительные массы твердые, жидкие или газообразные, деформирующиесялибо перемещающиеся
под действием параметров потока при измерении.
Измерение малых, средних и больших давлений производится приборами с разнообразными чувствительными элементами (упругими, жидкими, электромеханическими и т.д.). В аэродинамических измерениях обычно применяются жидкостные манометры- для измерения небольших разностей давлений и манометры с упругим элементом
- для измерения больших давлений.
Простейший из них - U-образный вертикальный жидкостный манометр показан на Рис.1.2, а.
Рис. 1.2
Манометры.
Если жидкость с удельным весом g =
r∙g
(где, r
- ее плотность, а g
– ускорение свободного падения) занимает положения h1
и h2
при давлениях в коленах p1
и р2
(Рис.1.2.,а), то
. (1.11)
В случае наклонных трубок (под углом a
) U -образного манометра (Рис.1.2, б)
(1.12)
Если же манометр имеет резервуар сечением f2 , много большим, чем сечение f1 отсчетной трубки (рис.1.2. в), так как f1h1=f2h2, то вместо (1.12) имеем при отсчете от нуля
При измерениях малых разностей давлений, для заливки в манометры обычно применяется спирт
. Величины разностей давлений имеют порядок единиц, десятков и первых сотен мм вертикального или наклонного спиртового столба.
В газодинамических течениях, где разности давлений выражаются ухе в сотнях, тысячах мм вертикального водяного столба, т.е. порядка одной атмосферы и даже более, применяются высокие U - образные манометры, заполненные жидкостями, имеющими большую плотность, чем спирт (например, тетрабромэтан, ртутьи др.).
Наиболее часто в практике аэрогидродинамических измерений давлений и скоростей потока в качестве зондов применяются - трубки
различной формы (см. Рис.1.3) с измерительными отверстиями, соединенными с манометрами тонкими резиновыми шлангами.
Рис. 1.3
Трубки для измерения давлений и скоростей потока.
Впервые трубки были применены в 1723 году французским ученым Анри Пито, для измерения скорости потока в реке Сене. Он показал, что обычная стеклянная трубка, помещенная в поток (см. Рис. 1.4), позволяет определить полный напор и величину скорости.