您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
皮托管的原理
皮托管是測量氣流總壓（見壓力）的一種裝置，是18世紀(jì)法國工程師H.皮托發(fā)明的，故名。用實(shí)驗(yàn)方法直接測量氣流的速度比較困難，但氣流的壓力則可以用測壓計(jì)方便地測出。它主要是用來測量飛機(jī)速度的，同時(shí)還兼具其他多種功能。因此，可用皮托管測量壓力，再應(yīng)用伯努利定理算出氣流的速度。皮托管由一個(gè)圓頭的雙層套管組成（見圖），外套管直徑為D，在圓頭中心O處開一與內(nèi)套管相連的總壓孔，聯(lián)接測壓計(jì)的一頭，孔的直徑為0.3～0.6D。在外套管側(cè)表面距O約3～8D的C處沿周向均勻地開一排與外管壁垂直的靜壓孔，聯(lián)接測壓計(jì)另一頭，將皮托管安放在欲測速度的定常氣流中，使管軸與氣流的方向一致，管子前緣對著來流。當(dāng)氣流接近O點(diǎn)處，其流速逐漸減低，流至O點(diǎn)滯止為零。所以O(shè)點(diǎn)測出的是總壓Pφ。其次，由于管子很細(xì),C點(diǎn)距O點(diǎn)充分遠(yuǎn)，因此C點(diǎn)處的速度和壓力已經(jīng)基本上恢復(fù)到同來流速度V∞和壓力P∞相等的數(shù)值,因而在C點(diǎn)測出的是靜壓。對于低速流動（流體可近似地認(rèn)為是不可壓縮的）,由伯努利定理得確定流速的公式為：
根據(jù)測壓計(jì)測出的總壓和靜壓差P0-P∞，以及流體的密 度ρ,可以按照式（1）求出氣流的速度。
對于亞聲速流動 以下關(guān)系式成立：
式中Ma∞，c∞,T∞分別為來流的馬赫數(shù)、聲速和溫度；γ為比熱比；R為氣體常數(shù)。通過測壓計(jì)測出總壓和靜壓，利用測溫儀器測出來流的溫度，于是流速V∞即可根據(jù)式（2）和式（3）求出。
對于超聲速流動，在皮托管頭部會產(chǎn)生離體激波（見激波），故以下關(guān)系成立：
式中p20是激波后駐點(diǎn)處的總壓。進(jìn)一步可求出流速V∞。
在高亞聲速流動和超聲速流動情形中，由于存在著多種干擾因素，利用靜壓孔測靜壓并不準(zhǔn)確。這時(shí)常常改用其他方法測量靜壓。
由于測壓孔有一定面積，也由于支桿干擾和制作上等原因，測壓計(jì)測得的壓差不會正好是P0-P∞,因此通常在式（1）的根號內(nèi)乘上一個(gè)很接近于1的修正系數(shù)（在0.98～1.05之間）。值通過同標(biāo)準(zhǔn)皮托管作校正能求得。對于某些特殊類型的流動，如粘性起主要作用的低雷諾數(shù)流動和稀薄氣體流動，必須對常規(guī)皮托管的計(jì)算公式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚拍苡?jì)算流速。