实验室水流测速装置

A. 流速流速测量

在流速测量中，我们根据具体需求和环境，选择合适的测量手段和设备。以下是几种常见的方法和工具：

首先，皮托管是一种由法国工程师H.皮托在1732年发明的测量工具。它在实验室中被广泛应用，用于测定均点流速。皮托管前端的总压孔(M)与侧面的静压孔(N)通过双层套管连接到压差计，通过测量总压(p0，等于来流压强p∞加上液体密度ρ和流速u的平方乘以1/2)与静压的差值，利用伯努利方程计算出点流速，其中需要通过率定确定改正系数c。

旋桨（杯）式流速仪适用于现场和实验室，其原理是水流冲击旋转叶片，叶片转数与流速有固定的关系。通过设定装置，将转数转化为电信号记录显示，便于数据处理。

激光测速仪以其无干扰性成为流速测量的高效选择，特别适用于需要保持流场纯净的环境。

热丝（膜）流速仪则适用于瞬时流速、脉动流速以及随机变化的紊流测量，能够捕捉到流速的瞬时变化。

最后，摄影法是通过分析曝光时间和亮点迹线长度来推算流速，这种方法适用于记录和分析动态的流速变化。

  水的流速

B. 水力学实验的水力量测要素

水力量测仪器分静态和动态。静态量测仪器量测不随时间变化的水力要素值，动态量测仪器量测各种水力要素瞬时值。 ①毕托管测速。用毕托管量测液体内点上的时间平均流速时，将毕托管正对流速方向，管中水柱升高值h=u/2ɡ,根据测定的h值算出点上流速u。
②热膜流速仪测速。其原理是借测定探头上金属膜的散热率，估计流经探头的流体速度。金属膜散热率的大小影响电位差，从而记录出流速。热丝测速仪基于同样的作用原理,探头为一根极细的铂丝或钨丝，是量测紊流脉动流速的有效工具。热丝流速仪更多地用于空气流速的测量。
③激光流速仪测速。利用激光对水流中示踪颗粒运动的多普勒效应测得的光频率变化，通过瞬时速度与频率变化的线性关系即得瞬时速度。它的最显著的优点是不需要在水流中放入感应部分,因而对水流无干扰,其分辨率也很高。示踪颗粒一般可利用天然水本身所含杂质。
④示踪测速。示踪测速法有：
(a)河流水面放置浮标,通过浮标速度的测量测定平均流速；
(b)水槽水面放置纸花,或滴注比重接近于水的四氯化碳和二甲苯的适当混合液体，用连续摄形法配合水槽侧墙上网格坐标计算流速，在水流断面上垂直于流向安设金属丝作为阴极，铜板阳极可以放在水流其他任何合适位置。通电后，沿金属丝产生氢气泡，从所观察的氢气泡运动了解水流情况，称为氢气泡显示技术。如果引入脉冲电流，沿导线将产生一排一排的气泡，就可测量局部流速分布。
⑤旋杯流速仪和旋桨流速仪测速。是将水流动量转换成对旋杯或旋桨的冲量，用于河流流速测量。小形旋桨流速仪，可用于实验室测速。 ①用标准容器或衡器直接测量固定时段内流入容器的水的体积或水的重量，以计算流量；②利用量水堰流量公式和实验确定的流量系数计算流量；
③利用文丘里管、孔板与管嘴，通过测定上下游断面压强差以计算流量;
④沿河流断面将断面分割,用流速仪测定每一分断面的平均流速，测定分断面面积求流量，然后叠加求出全断面流量。
近代水力要素量测趋于自动化。自动化量测使测点定位、移位、信息判读、采样储存、数据处理及成果显示打印等全过程由量测系统的设备自动完成。目前，也出现了整个试验过程自动闭环控制与检测。在试验中水力要素被传感器检测，一方面显示记录，一方面经过传感器反馈执行器，对试验条件进行预定的调整。