一种管道内方便调整角度的毕托管及其流速测量方法

技术领域

本发明涉及一种闭式管道内方便调整角度的的流场速度测量机构及其测量方法，属于流体测量仪器领域。

背景技术

毕托管是一种在流体力学方面实验常用的实验工具。用毕托管测速和确定流量、测量流体的压力，有可靠的理论根据，使用方便、准确，是一种经典的广泛的测量方法。毕托管在进行实验时，要求确保其测点在流体流动平稳的直管段，其探针应垂直于测量点断面，所以对于毕托管测试时相对要求比较高。

传统的毕托管装置在测量管道内同一截面多个点时，因为要达到其使用目的而又尽可能地减少其对流场的扰流影响，不能分布太密集，而毕托管的加入应尽量减小对流体本身形态的影响。因此，若随意引入固定装置置于管道中，必然会增加扰流，对测量结果产生较大干扰。往往需要对同一截面的多个位置进行多个毕托管拆装布置，分别进行测试，测量过程对整个试验装置调整时间要求极长。

鉴于此，有必要设计一种全新的测量方式，实现对现阶段测量盲区的应用。另外，目前使用组装式小尺寸毕托管时，需要多次拆装，暂无适合的方式将其便捷固定，同时也带来了多次密封和安装调整的问题。基于以上考虑，有必要开发一种在尽量减少流场干扰的同时，能将毕托管固定于管道内的便捷实验测试装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成固定分布于管道内，可便捷调整旋转角度的针式毕托管装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种管道内方便调整角度的毕托管，其特征在于，用于与流体管道通过连接件连接固定的管道以及设于管道内的毕托管测试装置，可以任意调整管道相对于流体管道的旋转角度，调整到位后，再通过连接件将管道与流体管道连接固定；

毕托管测试装置包括两个毕托排，每个毕托排包括一定型值的翼型以及N根毕托管，N根毕托管嵌入翼型里，使得以管道的轴线为分割线，在分割线两边各分布N根毕托管；每根毕托管的高压孔以及低压孔露于管道外。

优选地，所述管道通过法兰及穿设在法兰上的螺栓与所述流体管道连接固定。

优选地，在所述法兰上沿周向设有至少两个U形槽，所述螺栓穿过U形槽后将所述管道与所述流体管道连接固定，并通过U形槽调整所述旋转角度。

优选地，所有所述U形槽沿周向均布在所述法兰上。

优选地，所述法兰上设有用于显示所述旋转角度值的刻度线。

优选地，所述毕托管的探针的截面面积小于所述管道面积的2％。

优选地，所述毕托管测试装置还包括位于所述管道轴线上的轴套，由轴套支撑所述毕托排。

优选地，两个所述毕托排的所述高压孔及所述低压孔分别集成在所述管道的两端；将位于同一位置的所有所述高压孔以及所有所述低压孔分别排列开，则在所述管道的每一端有1列N排所述高压孔以及1列N排所述低压孔。

优选地，位于两边N根所述毕托管的探针距离所述轴线的位置正好交错互补。

本发明的另一个技术方案是提供了一种流体管道内流体流速的测量方法，其特征在于，采用上述的一种管道内方便调整角度的毕托管，包括以下步骤：

步骤1、将毕托管的探针调整为朝着面向来流方向的位置后，将管道利用连接件安装在需要连接的流体管道上，安装时，旋转管道以调节毕托排相对于来流方向的旋转角度，使得该旋转角度为0，并记录该位置；

步骤2、将高压孔以及低压孔分别连接测量仪器，记录相关信息后即可开始实验；

步骤3、结束当前旋转角度的测试点后，松开连接件，旋转管道以调节毕托排相对于来流方向的旋转角度至与步骤1不同的角度值，再利用连接件固定管道，随后记录下通过测量仪器得到的所有待测部位压力，即可换算出流速。

本发明可对管道内流体速度进行测量，结构简单、精度高、操作便捷。相对于传统毕托管测试装置和方法，本发明具有如下优点：(1)减少了测量时安装调整毕托排的时间；(2)省去了考虑关于毕托排安装的密封工序；(3)利用翼型减少了因为毕托管存在对流体的扰流影响；(4)利用法兰的U形槽，实现角度旋转而不用拆除毕托管装置。

附图说明

图1为本发明的实施例中的结构示意图；

图2为本发明的实施例中的工作示意图；

图3为本发明的实施例中的正视图；

图4为本发明的实施例中的俯视图；

图5为本发明的实施例中的剖视图；

图中：1-管道、2-高压孔、3-低压孔、4-探针、5-翼型、6-刻度线、7-法兰、8-轴套。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明所提供的装置是一种集成分布于管道内，可便捷调整旋转角度的针式毕托管装置，包括管道1以及设置在管道1内的毕托管测试装置。

毕托管测试装置包括两个毕托排以及轴套8，轴套8位于管道1的轴线。轴套8两边各有一个毕托排，轴套8用于支撑毕托排。每个毕托排包括一定型值的翼型5以及N根毕托管，N根毕托管嵌入一定型值的翼型5里，使得轴套8两边以轴线为分割线各分布N根毕托管。N的值需要根据管道1内径计算，本实施例中，在轴套8两边各分布8个毕托管。毕托管由于嵌入翼型5中，因此利用翼型5可降低因探针4引起的扰流影响。

每根毕托管包括位于X轴方向的探针4以及位于Y轴方向的高压孔2以及低压孔3。毕托管的探针4、高压孔2以及低压孔3均露于翼型5外。毕托管的探针4的截面面积需要小于管道1面积的2％。位于轴套8两边N根毕托管的探针4距离轴线的位置正好交错互补。本发明可以同时对2N个测量点进行测量。对外连接的高压孔2以及低压孔3分别集成在管道1的两端，且露于管道1外。将位于同一位置的所有高压孔2以及所有低压孔3分别排列开。则在管道1的每一端有1列N排高压孔2以及1列N排低压孔3，可轻松连接测量仪器。

管道1使用法兰连接，其前后两个端面分别设置有法兰7，每个法兰7沿周向均布有3个U形槽，便于本发明与其他管道连接时调整旋转角度，得到更完善的流场截面数据点。同时为了精确调整旋转角度，在法兰7表面还设置有刻度线6，本领域技术人员利用该刻度线6就可以确认旋转角度。

若需要在本发明提供的装置中间穿轴，则将轴心参考位置参考为轴套8的安装表面。

本发明还提供了一种使用上述的管道内方便调整角度的毕托管测定管道内流体流速的方法，包括以下步骤：

步骤1、将毕托管的探针4调整为朝着面向来流方向的位置后，将管道1安装在需要连接的流体管道上。安装时，利用螺栓及本发明的法兰7将管道1安装在流体管道上，并根据刻度线6调整和记录“0点”。

步骤2、将高压孔2以及低压孔3分别连接测压计或压力传感器，记录相关信息后即可开始实验。

步骤3、结束一个角度的测试点后，将用于连接法兰7的螺栓拧松，根据所需要的角度相对与“0点”位置调整好本发明提供的装置的角度后，再拧紧螺栓固定法兰7。记录下通过测压计或压力传感器测量得到的所有待测部位压力，即可换算出流速。