什么是流速?

[拼音]：liusu

[外文]：flow velocity

液体在单位时间内的位移。质点流速是描述液体质点在某瞬时的运动方向和运动快慢的矢量。其方向与质点轨迹的切线方向一致。其大小为：

单位为m/s，Δs为液体质点在Δt时间内流动的距离。水力学中常着眼于空间点来描述液体运动，通过某一空间点处的液体质点的速度即点流速u，一般为空间点位置r及时间t的矢量函数，即u＝u(r，t)。紊流中，点流速随时间作不规则的变化，一般取某一段时间内的平均值即时均流速，以及瞬时流速与时均流速之差即脉动流速作为研究对象。

各空间点流速的集合构成流速场。流线是流速场的几何表示。它是同一瞬间不同流体质点所组成的曲线，线上所有质点的流速矢量都和该曲线相切。同一瞬间通过流动空间各点的流线所构成的流线图给出该瞬间整个流动的清晰图象。若点流速不随时间而变化，则为恒定流；否则为非恒定流。非恒定流的流线和流线图随时间而变化。

处处垂直于流线的液流横断面称为过水断面。过水断面面积无限小的液流称为元流。由无数个元流所组成，过水断面面积有限的整个液流(如管流、明渠水流)称为总流。研究总流中断面平均流速的大小和方向沿流程变化的规律，是水力学中常用的总流分析法。断面平均流速的大小等于通过该断面的流量Q 除以断面面积A，即v=Q/A，方向垂直于过水断面。还可用断面流速分布图来表示过水断面上流速分布不均匀的情况。以管流为例，壁面上流速为零，由壁面到管轴，流速逐渐增大。紊流时由于横向混掺作用，流速分布远比层流时均匀。以v表示平均流速，u


表示最大流速。层流，v/u


=0.5；紊流，v/u


=0.75～0.9（见层流和紊流）。

根据不同情况和要求，采用不同的方法和仪器进行量测，常用的方法和仪器如下。

（1）皮托管：1732年由法国工程师H.皮托首创，至今仍是实验室内测量时均点流速的常用仪器。其前端总压孔(M)与侧面静压孔 (N)通过圆头双层套管分别与压差计两端连接（见图），测量总压(p0＝P∞+ρu2/2)与静压(p∞)即来流压强）之差。按伯努利方程，点流速为:

式中ρ为液体密度；c为改正系数，须通过率定求得。

（2）旋桨（杯）式流速仪：有多种形式，可用于现场及实验室，都有一组可旋转的叶片，受水流冲击后的叶片转数与流速有一固定关系，可通过率定求得。采用适当装置将转数化为电讯号予以记录显示。

（3）激光测速仪：最大优点是对所测流场无干扰。

（4）热丝（膜）流速仪：可测瞬时流速、脉动流速及紊流流速的随机变化过程。

（5）摄影法：根据曝光时间及亮点迹线长度推算流速。

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