能源动力测试技术 第六章_智慧树知到答案2021年

第六章 流速及流量测量：流体速度是指流体质点（或微团）的速度。它是描绘流场的重要参数。流体速度的测量包括流体质点的平均速度和方向，流体脉动速度的均方根以及脉动速度的相关参数。流速测量的方法有多种，可大致分为力学、电学和光学方法。力学和电学方法通常都是接触式测量。速度测量的光学方法是一种非接触式的测量方法。流量是指在单位时间内流体通过一定截面积的量，为瞬时流量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量，简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量，简称质量流量。流量测量常用方法大致分为：差压式、容积式、速度式和质量式。6.1速度测量的力学方法:速度测量的力学方法，包括皮托管和探针流速计，速度测量的力学方法实质上是将以较高速度流动的流体所呈现出的压力用测压管感受出来通过微压计上的液柱高低示值测量出来，这种将速度测量转换为液柱差的方法称为速度测量的力学方法。
6.2速度测量的电学方法:速度测量的电学方法是指将非电量速度量转换成电学量的测量方法，常用的是热线风速仪。热线风速仪探头的几何尺寸小，时间常数小，对流体影响小，而且精度高，可以测窄流道及非稳态流速。热线风速仪是利用通电的热线探头在流场中会产生热量损失来进行测量的；热线风速仪的静态特性和动态特性，包括恒流型和恒温型热线风速仪的静态特性和动态特性，重点是恒流型和恒温型热线风速仪的动态特性。
6.3速度测量的光学方法:速度测量的光学方法主要是以多普勒效应作为理论基础。激光多普勒测速仪LDV是将光照射在流动的流体上，通过流体自带粒子或外加辅助粒子的对入射光的散射作用，捕捉并检测出包含这些粒子散射信息的散射光的频率，进而检测出粒子速度或流体速度。LDV测速中就会用到光学多普勒效应。目前有三种比较常见的外差检测模式的激光多普勒测速光路系统，它们分别是参考光束系统、单光束双散射系统、双光束双散射系统。双光束双散射系统分为前向双散射光路和后向双散射光路，包括激光光源、入射光学单元、测量点、收集系统与光检测器，以及激光多普勒信号处理系统这五大部分。凡是在流体中投放粒子，并利用粒子的图像来测量流体速度的这一类技术，都可以称为粒子图像测速技术，简称PIV。它是通过测量流场中示踪粒子在某一时间微元Δt内的位移来计算流体速度，其中作为粒子信息载体的是t和t+Δt时刻的粒子图像。
6.4差压式流量计:差压式流量计利用了伯努利定律的原理来测量流量。可将差压式流量计分为两大类。第一种类型是节流变压降流量计，节流变压降流量计管道中有节流元件，可以控制流动截面的变化，导致节流元件前后流体静压不同，静压差与流体的流量有关，因此可以通过这种方法测得流量。第二种类型是恒压降变截面流量计，常见的有转子流量计。
6.5容积式流量计:容积式流量计的基本原理是：被测流体周期性地充满一定容积的空间，再排出等量体积的流体从而测量流量,它的特点包括，测量精度高、安装方便、压力损失大、传动机构比较复杂。常用的容积式流量计有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、湿式气体流量计等。
6.6速度式流量计:速度式流量测试技术是以直接测量管道内的流速v为流量测量依据，若测得管道截面上的平均速度，则可以得出体积流量qV = 流速v乘以截面积A。常用的速度式流量计有涡轮式、涡街式、电磁式、超声波式等等。
6.7质量流量计:在之前的章节中，我们学习到的各种流量计的输出信号或者反映体积流量，如容积流量计，或者与流体密度直接相关，如差压式流量计。而本节学习的质量流量计输出不受密度变化的影响。质量流量计可以分为三种类型。有直接式，推导式，和温度、压力补偿式这三类。