流体力学实验-第三章.ppt

第三章 流体压力测量,3.1 流体压力测量的一般概念 1.压力的定义：流体与流体之间或流体与固体之间垂直作用于单位接触面积上的作用力 压力测量：空间微小面积上的平均压力 2.压力的单位：Pa（帕斯卡）=N/m2,kPa(103Pa),MPa(106Pa)1标准大气压（atm）=760mm汞柱=1.013巴（bar）1工程大气压=1kgf/cm2=10m水柱=9.8104Pa=0.968atm,流体力学实验理论,3.压力的分类,（1）流动状态下的静压与总压 静压：垂直作用于与其流动方向V相平行的单位表面积上的作用力（也即不引起流线变形或者与流体以同样速度移动所感受的压力）总压：流体从其速度V等熵滞止至零时所具有的压力（也称为滞止压力或驻点压力，在没有任何损失的情况下，流动滞止下来的压力）动压总压静压 静止流体的压力：静水压力,(2)绝对压力和大气压差,绝对压力：相对于真空（压力为零）流体的压力大气压差：绝对压力与大气压力之间的差值（表压,Gauge pressure）正压 负压(真空度),（3）静态压力和动态压力 静态压力：不变压力或随时间变化缓慢到可以不考虑的压力 定常流动（常规测量，是实验室经常要进行的测量项目，在工业中也有广泛应用）动态压力：随时间快速变化的压力（脉动压力），也包括周期性变化的压力 非定常流动和湍流,4.压力计的类型 液柱式压力计：液柱高度差 适用范围：负压、低压或压差 如U形管压力计、斜管压力计、补偿式压力计 弹性式压力计：弹性元件弹性变形的位移（）适用范围：微压、低压和中高压 如弹簧管（Bourdon tube）压力计、膜式微压计 活塞式压力计：活塞上所加平衡砝码的重量 适用范围：高精度压力测量，压力标准仪器，校验其他压力计 电气式压力计：电气压力传感器的电信号 适用范围：动态压力测量，远距离测量,弹性式压力计简介 结构特点：利用弹簧管、波纹管和膜片等元件的弹性力来测量压力，通过变形产生的弹性位移来带动指针运动，指示压力值。注意事项：合理选择量程；环境温度修正；测量压力时，指针不应有跳动和停滞现象；定期进行校验。,绝对误差:,如果测量时指针对4MPa,相对误差:,如果测量时指针对0.6MPa,相对误差:,测量时应该尽量选用量程合适的压力表。,3.2 液柱式压力计,1.U形管压力计 注意事项：（1）读数：主要的测量误差,1mm；（2）指示液选择：水，酒精，水银；（3）量程选择。,P2 P1,H,U形管压力计,2.单管和多管压力计,（2）多管压力计：多点压力测量（静态压力）结构形式：多个U形单管压力计并联 多个测压管与一个大容器连通,（1）单管压力计：读数误差：0.5mm,单管和多管压力计（多个U形管压力计并联）,多个测压管与一个大容器连通,3.斜管微压计,底盘 水准器 弧形支架 宽广容器 零位调节旋钮 6倾斜测压管定位螺丝 多向阀门 倾角系数指示,斜管微压计外形图,指示液：酒精读数误差：(0.10.4)mm,4.补偿式微压计,补偿式微压计外形图,基本原理：由一个上下可移动的水匣和静止的水室组成的连通器，在测压过程中通过水匣的升降来补偿静止水室中液面的变化组成部分：（1）微调部分（2）水准观测部分（3）反光镜部分（4）外壳部分,水准器,补偿式微压计,水匣（大容器）,水室（小容器）,胶皮管,水准针尖,长螺杆,刻有200等分的微调盘，最小刻度0.01mm,误差：0.01mm,3.3 动态压力测量技术,1.压力传感器的一般概念 传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置 压力传感器：压力信号电信号 压力传感器的种类：按工作原理来分 电感式 电容式 电阻式 压电式 光纤式,压力信号,压力传感器,电桥,电压信号放大,模数转换,计算机处理和存储,2.电阻式压力传感器,（1）电阻式压力传感器：将压力信号转换为传感器元件电阻值的变化,测量系统框图,（2）工作原理,应变式压力传感器：应变电阻效应（金属材料）压阻式压力传感器：压变效应（半导体材料）,（3）压阻式压力传感器简介,电桥线路,压阻式压力传感器典型结构,