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专线风速仪测量速度的热平衡原理

专线风速仪简介
　　专线风速仪(Hot wire Anemometer，简称HWA)，发明于20世纪20年代，已经有80多年的历史，由于测试探头为一根通电加热的金属丝，金属丝温度高于流体的温度，因此将金属丝称为“专线”。标准的专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。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，称为热膜探头由于专线风速仪具有体积小，对流场干扰小;适用范围广;频率响应高;量测精度高;重复性好等许多优点，因此，在20 世纪60 年代以后几乎垄断了湍流脉动测速领域。近年来，随着动态风对于人体热舒适性研究的展开，专线风速仪的使用和研究也成了一项重要的任务。
按照热平衡原理可以将专线分为恒流风速仪和恒温风速仪。由于恒温风速仪热滞后效应很小，频率响应很宽，反应快速，而恒流风速仪则不具备上述特点，因此恒温风速仪的出现成为专线技术进一步发展的重要标志。本文主要针对恒温风速仪的测温原理及量测影响因素进行分析和说明。
　　专线风速仪的主要用途是昱昱炎炎：(1)量测平均流动的快速和方向。(2)量测来流的脉动快速及其频谱。(3)量测湍流中的雷诺应力及两点的快速相关性、时间相关性。(4)量测壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的，原理与专线测速相似)。(5)量测流体温度(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
　　2.恒温专线风速仪测速原理
　　恒流专线风速仪的应用范围远不如恒温专线风速仪的应用范围广泛，下面对恒温专线风速仪的量测原理进行介绍。专线风速仪量测快速的基本原理是热平衡原理，利用放置在流场中的具有加热电流的细金属丝来量测流场中的流速，风速的变化会使金属丝的温度产生变化，从而产生电信号而获得风速。
　　根据热平衡原理，在专线没有其他形式的热交换的条件下，置于介质(流场)中并通以电流的专线，产生的热量应同耗散的热量相等，即加热电流在专线中产生的热量等于专线与周围介质的热交换。根据King公式，我们可以近似的得到换热表面的努谢尔数与雷诺数之间的关系，也就是说，只要知道换热系数，就可以得到通过专线处气流流速的大小。

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