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风速计的原理与用途
浏览次数:383发布日期:2021-06-24

风速计(anemometer)是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站常用的为风杯风速计,它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分,空杯的凹面都顺向一个方向。感应部分安装在一根垂直旋转轴上,在风力的作用下,风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。


工作原理

风速计其原理是将一根细的金属丝放在流体中,通电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,因此将金属丝风速计称为"热线"。当流体沿垂直方向流过金属丝时,将带走金属丝的一部分热量,使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论,可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式。标准的热线探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm,长为2 mm;小的探头直径仅1μm,长为0.2 mm。根据不同的用途,热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度,有时用金属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜,称为热膜探头。热线探头在使用前必须进行校准。静态是在风洞里进行的,测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线;动态校准是在已知的脉动流场中进行的,或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热线风速仪的频率响应,若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。

0至100m/s的流速测量范围可以分为三个区段:低速:0至5m/s;中速:5至40m/s;高速:40至100m/s。风速仪的热敏式探头用于0至5m/s的测量;风速仪的转轮式探头测量5至40m/s的流速效果理想;而利用皮托管则可在高速范围内得到结果。正确选择风速仪的流速探头的一个附加标准是温度,风速仪的热敏式传感器的使用温度约达+-70C。特制风速仪的转轮探头可达350C。皮托管用于+350C以上。

用途
风速计1、测量平均流动的速度和方向。

2.测量来流的脉动速度及其频谱。

3.测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性。

4.测量壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的,原理与热线测速相似)。

5.测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线,然后根据测得的探头电阻就可确定温度。


应用
除了风速外同时还可以测风温、风量。有很多行业都需要用到风速仪,推荐使用的行业:出海捕捞业、各类风扇制造业、抽风排气系统的行业等等。

风速计不同的季节及不同的地理形势,会令到大气中的风向不断变动。风向可帮助我们预测及研究气候的变化。研究风向需要使用风速计。风速计的箭羽部份会随风向转动。风速计需装置於没有建筑物或树木等,阻扰风移动的地方。热球式电风速计,用在采暖、通风、空气调节、气象、农业、冷藏干燥、劳动卫生调查等各方面,需要测定室内外或模型的气流速度时都可使用,是一种测量低风速的基本仪器。

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