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其基本原理是將一根細(xì)的金屬絲放在流體中,通電流加熱金屬絲,使其溫度高于流體的溫度,因此將金屬絲稱為“熱線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過金屬絲時(shí),將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)流熱交換理論,可導(dǎo)出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系。
標(biāo)準(zhǔn)的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成,如圖2.1所示。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,長(zhǎng)為
熱線風(fēng)速儀的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)體積小,對(duì)流場(chǎng)干擾;
(2)適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體,在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動(dòng)中均可使用;除了測(cè)量平均速度外,還可測(cè)量脈動(dòng)值和湍流量;除了測(cè)量單方向運(yùn)動(dòng)外還可同時(shí)測(cè)量多個(gè)方向的速度分量。
(3)頻率響應(yīng)高,可高達(dá)1 MH z。
(4)測(cè)量精度高,重復(fù)性好。
熱線風(fēng)速儀的缺點(diǎn)是:探頭對(duì)流場(chǎng)有一定干擾,熱線容易斷裂。
熱線風(fēng)速儀的主要用途:
(1)測(cè)量平均流動(dòng)的速度和方向。
(2)測(cè)量來流的脈動(dòng)速度及其頻譜。
(3)測(cè)量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點(diǎn)的速度相關(guān)性、時(shí)間相關(guān)性。
(4)測(cè)量壁面切應(yīng)力(通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來進(jìn)行的,原理與熱線測(cè)速相似)。
(5)測(cè)量流體溫度(事先測(cè)出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線,然后根據(jù)測(cè)得的探頭電阻就可確定溫度。除此以外還開發(fā)出許多專業(yè)用途。
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