毕托管测速实验
一、目的和要求
1．通过对管嘴淹没出流的点流速和点流速系数的测量，掌握用Pitot 管测量点流速的技能；
2．了解Prandtl 型Pitot 管的构造和实用性，并检验其量测精度，进一步明确传统流体力学量测仪器的现实作用。

二、实验原理
根据Bernoulli 方程，Pitot 管所测点的速度表达式为： h k h g c u ∆=∆=2 其中，u ——Pitot 管测点的流速；
c ——Pitot 管的校正系数，取c=1.0（一般c=1±1‰）；g c k 2=； △
h ——Pitot 管的总水头与静压水头差。

又根据Bernoulli 方程，从孔口出流计算测点的速度表达式为：
H g u ∆'=2ϕ
其中，u ——测点的速度，由Pitot 管测定；
△H ——管嘴的作用水头，由测压管1和2号管的水位差确定；
ϕ'——测点流速系数，上两式相比可得：
H h c ∆∆='ϕ （一般ϕ'=0.996±1‰）
三、实验装置
1．实验装置如图1所示
图1 毕托管实验装置图
1自循环供水器；2实验台；3可控硅无级调速器；4水位调节阀；5恒压水箱；6管嘴；7毕托管；8尾水箱与导轨；9测压管；10测压计；11滑动测量尺；12上回水管
2．装置使用说明
a ．Pitot管7在导轨8上可以上下、左右移动，调整测点的位置；
b．测压管9，其中1和2号管用以测量高、低水箱水位差，3和4号管用以测量Pitot 管的总水头和静水头；
c.．水位调节阀用以改变测点流速的大小；
四、实验步骤
1．准备
a．熟悉实验装置各部分名称和作用,分解Pitot管，搞清其构造和原理；
b．用医塑管将高、低水箱的测压点分别与测压管9中的1和2号管相连通；
c．将Pitot管对准管嘴，距离管嘴出口处约2～3cm（轴向偏差小于10度），上紧固定螺丝；
d．记录有关常数；
2．开启水泵顺时针打开调速器开关3，将供水流量调节到最大；
3．排气待上、下游水箱溢流后，用吸气球（如医用洗耳球）放在测压管口部抽吸，排除Pitot管及各连通管中的气体。

用静水匣罩住Pitot管，使之处于静水中，检查测压管3和4号的液面是否平齐，如不齐，必须重新排气；如果测压管的1和2号的液面分别与上下游水箱液面不齐，同样必须重新排气。

4．记录待测压管液面静止后，移动滑尺11，测量并记录各测压管液面的高度，填入表1；
5．改变流量打开和关闭调节阀4，并相应调节调速器3，使水箱溢流量适中，重复步骤4；（在此，共可获得三个不同的流量）；
6．观察实验：
a．流量不变，分别沿垂向和纵向移动Pitot管，改变测点位置，观察管嘴淹没射流的速度分布；
b．在有压管道的流速测量中，当管道直径与Pitot管直径之比小于6～10时，误差大于2～5%，不宜使用。

试将Pitot管头部伸入到管嘴中，予以验证；
7．实验结束时，按步骤3的方法检查Pitot管比压计的液面是否平齐。

五、实验结果与计算
实验台号
c=1.0
k=44.27 cm0.5/s
表5-1 实验记录表格
六、实验分析与讨论
1．利用测压管测量点的压强时，为什么要排气?怎样检验排净与否?
2．Pitot管的动压头△h和上下游水位差△H之间的大小关系怎样?为什么?
ϕ'<1，说明了什么?
3．对于实际的粘性流体，流速系数
ϕ'为4．如果用激光测速仪检测出距孔口2～3cm处的流速，可得本实验的点流速系数
0.996。

据此，如何确定Pitot管的修正系数c?且以最大流量为例，计算本实验Pitot管的精度?
七、参考资料：
1.《流体力学实验》王英谢晓晴李海英主编中南大学出版社
2.《流体力学实验计数》陈克诚浙江大学出版社
3.《实验流体力学》朱仁庆杨松林杨大明编著国防工业出版社
4.《应用流体力学实验》毛根海高等教育出版社
5.《奇妙的运动流体力学科学》毛根海浙江大学出版社
有关Pitot管的介绍
Pitot管测速原理是能量守衡定律，其测速范围为0.02～2m/s。

Pitot管经长期应用，不断改进，已十分完善。

具有结构简单，使用方便，测量精度高，稳定性好等优点。

因而被广泛应用于液、气流的测量（其测量气体的流速可达60m/s）。

光、声、电的测速技术及相关仪器，虽具有瞬时性，灵敏精度高以及自动化记录等优点，有些优点Pitot管是无法达到的，但是往往因其机构复杂，使用约束条件多及价格昂贵等因素，从而在应用上受到限制。

尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中，有否失真，或者随使用时间的长短，环境温度的改变是否漂移等，难以直观判断。

致使可靠度难以把握，因而所有光、声、电的测速仪，包括激光测速仪都不得不用专门装置定期率定（有时是用Pitot管率定）。

可以认为至今Pitot管测速仍然是最可信，最经济可靠而简便的测速方法。