Измерительные трубки в гидроаэромеханике. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Измерительные трубки в гидроаэромеханике

Измерительные трубки в гидроаэромеханике - устройства для измерения величины и направления скорости, а также расхода жидкости или газа, основанные на определении давления в потоке. Применяются для измерения скоростей течения водных и воздушных потоков, а также относит. скоростей движения судов и самолётов.

Широко распространена комбинированная трубка Пито - Прандтля, представляющая собой цилиндрическую трубку с полусферич. носиком (рис. 1), ось к-рой устанавливается вдоль потока. Через центр, отверстие на полусфере (критич. точка) измеряется полное давление р₀, к-рое реализуется при изоэнтропич. торможении потока до нулевой скорости. Другое отверстие (или ряд отверстий) I располагается на боковой поверхности трубки и служит для измерения статич. давления р. Геом. форма Т. и., форма отверстий и расстояние от них до носика трубки выбираются так, чтобы давление в боковых отверстиях по возможности мало отличалось от статич. давления в исследуемой точке потока. Небольшое несоответствие давлений учитывается поправочным коэф. x к-рый определяют калибровкой. Зная р и р₀, вычисляют скорость потока u на основании Бернулли уравнения. Для несжимаемой жидкости

плотность r может быть найдена по Клапейрона уравнению или др. способом. При скоростях воздуха выше 50-60 м/с необходимо учитывать сжимаемость воздуха.

Рис. 1. Схема трубки Пито - Прандтля.

Трубка Пито - Прандтля применяется также для определения u и Маха числа М в сверхзвуковом потоке. В этом случае перед трубкой образуется ударная волна и измеряемое в центр. отверстии давление практически равно давлению торможения

за прямой ударной волной. При известном из др. измерений давлении изоэнтропич. торможения р₀ по величине отношения

можно определить М в потоке перед трубкой. Измеряемые трубкой значения р₀ или

(соответственно при дозвуковой или сверхзвуковой скорости) почти не зависят от угла между вектором местной скорости и осью трубки, пока этот угол не превышает 15-20°, но значения статич. давления р сильно зависят от этого угла даже при небольшой его величине.

При малых скоростях потока (u<6 м/с) или при больших разрежениях, когда Рейнольдса число Re<300, наблюдается значит. возрастание коэф. x. Трубкой Пито - Прандтля можно пользоваться и при очень малых Re, включая и свободномолекулярное течение (см. Динамика разреженных газов)(при M/Re>1), однако её практич. применение для этих течений наталкивается на ряд трудностей, связанных с калибровкой и измерением весьма малых абс. давлений.

Для измерения скорости потока существует множество модификаций трубки Пито - Прандтля (трубки Брабе, Лосиевского, Престона и др.); кроме того, скорость определяют Вентури трубкой. Направление потока измеряют цилиндрич. и сферич. насадками, комбинациями из трёх расположенных под углом друг к другу трубок Пито и т. д., показания к-рых очень чувствительны к направлению потока.

Для исследования полей скоростей в пограничном слое потока вязкой жидкости или газа вблизи твёрдой стенки применяется трубка Стэнтона, измеряющая скоростной напор в потоке с большим вертикальным градиентом скорости (рис. 2); она устанавливается непосредственно на поверхности обтекаемого тела и перемещается по вертикали микрометрич. винтом. Измеренное трубкой давление относится к эфф. расстоянию от стенки, определяемому из калибровки. Скорость вычисляют по разности полного давления, измеренного трубкой, и статич. давления на стенке канала.

Рис. 2. Схема трубки Стэнтона.

Литература по измерительным трубкам в гидроаэромеханике

Физические измерения в газовой динамике и при горении, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1957;
Горлин С. М., Слезингер И. И., Аэромеханические измерения, М., 1964.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира