其基本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。
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,如图2.1所示。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
热线风速仪的优点是:
(1)体积小,对流场干扰小;
(2)适用范围广。不仅可用于气体也可用于液体,在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用;除了测量平均速度外,还可测量脉动值和湍流量;除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。
(3)频率响应高,可高达1 MH z。
(4)测量精度高,重复性好。
热线风速仪的缺点是:探头对流场有一定干扰,热线容易断裂。
热线风速仪的主要用途:
(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。除此以外还开发出许多专业用途。