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流体力学实验指导书-58-第19章风速的实验测量19.1实验目的1)掌握风向风速测量方法及测量原理，学会使用数字风向风速表等测量仪器测定风向及风速。2)针对不同速度场设计相应的测量方案。19.2实验仪器设备及实验原理1)实验仪器设备：实验设备有HG-1低速风洞及测控系统、数字压力风速仪、数字风向风速表。图19.1为低速风洞，用于产生低速气流，图19.2为XDEI型数字风向风速表。图19.1HG-1低速风洞图19.2数字风向风速表HG-1低速风洞是一座回流式低速风洞，气流速度最高60m/s，试验段大小：700mm（宽）×700mm（高）。数字压力风速仪是用于测量气流总压、静压及压差和风速的多功能测试仪，该仪器必须和皮托管探头配套使用。数字风向风速表是手持式风向风速测试仪，由风向风速感应器和数据处理、显示仪表2部分组成。其技术指标如下：风向：测量范围:0～360°准确度:±5°第二部分综合设计性实验-59-分辨力:3°.起动风速:≤0.5m／s风速：测量范围:0～60m／s准确度:±(0.5＋0.03V)m／sV─实际风速分辨力:0.1m／s起动风速:≤0.5m／s2)实验原理：风向、风速传感器所感应的不同物理量，经过相应的电路，转换成标准的电压模拟量和数字量,然后由数据采集器CPU按时序采集、计算,得出风向、风速的实时值，并实时显示。图19.3单叶式风向标风向传感器图19.4三杯回转架式风速传感器风向传感器实验原理如下：选用单叶式风向标(见图19.3)作为风向测定传感器，采用七位格雷码的编码方式进行光电转换，将轴角位移转换为数字信号，经采集器的CPU根据相应公式解算处理，得到相应的风向值。风速传感器工作原理如下：采用三杯回转架式风速传感器作为风速测定传感器（见图19.4），利用光电脉冲原理。风杯带动码盘转动,光敏元件受光照后输出脉冲,经采集器CPU根据相应的风速计算公式解算处理,获得相应风速值。19.3实验方法与步骤1)风洞运行，将风速调至10m/s左右。2)把皮托管的总压测压软管及静压测压软管和数字压力风速仪对流体力学实验指导书-60-应接口连接。3)将数字压力风速仪电源打开，按功能键使面板切换到压力和速度显示界面。4)将皮托管安装在支架上，使总压管开孔方向与来流方向一致。5)用数字压力风速仪测量试验段出口气流总压和风速。6)将手持式数字风向风速表的数据采集、处理与显示部件与风速风向感应部件连接，并把感应部件伸到来流中，测定来流速度和来流方向。要求三个风杯处于同一水平面上。7)改变风洞来流速度，重复5和6步骤测定第二组数据。8)实验结束，关闭风洞。9)室外有风时手持数字风向风速表到室外测定某处风向风速。10)针对不同环境下速度场设计相应测量方案进行实验。如自然风、台风、高温气流速度测量。★操作要领与注意事项：皮托管应对准来流，其轴线与来流方向一致。手持数字风速风向表测量时务必保持垂直并握紧不动。19.4实验数据处理将实测数据记录在下表中：表19.1实验数据记录表序号数字压力风速仪数字风向风速表总压(Pa)风速(m/s)风向风速(m/s)1185.16NE4.12468.85NE7.137511.18NE9.2419.5思考题1)比较数字压力风速仪和数字风向风速表测定的风速是否相同？为什么？第二部分综合设计性实验-61-答：数字压力风速仪和数字风向风速表测定的风速不相同，因为不相同。实验结果受操作人员的影响，而且两种测量方法的计算方法不一样。对于压力风速仪，所设定的密度跟当地空气密度有关，校正系数ε也不是每次都相同2)请简述风速风向测量中还有哪些测量方法？设计不同测量方案进行对比分析。答：用杯状风速仪，螺旋桨式风速仪，声波风速仪进行风速测量，其中声波风速测量仪的测量精度最准确可靠，在0-65m/s的范围内测出的风速是可靠而准确的，但价格比其他设备昂贵。超生波风速仪测量范围0-60m/s，准确性：小于测量值的3%，分辨率：0.1m/s；风向测量范围：全方位，精确度:正负3度，分辨率：0.1度流体力学实验指导书-62-