Generalized Pitot tube for wind speed measurement in the field

Journal of the Japanese Society of Snow and Ice Pub Date : 2007-11-15 DOI:10.5331/SEPPYO.69.651

S. Takami, H. Ohno, Y. Kominami

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Abstract

一様な水平流れの圧力をP,この流れに置かれた球の表面における圧力をPp,この流体の密度をρとすれば,エネルギー方程式から,Cを一般流の速さに対する球の表面での流速の比として,Pp-P=(1/2)ρU2(1-C2)が成立する.ここで,ρを知って,球の頂点と一般流との間の圧力差(Pp-P)を測れば,ポテンシャル流理論からCは1.5となるので,上式から一様流れの速さUを求めることができる.この方法を検証するため,平坦な水田に囲まれた気象観測露場で,次のような装置と風車型風速計による平行観測を実施した.装置は,その頂点から中心軸に沿って圧力孔をあけた半球状の圧力プローブを円筒容器の開口端に装着し,この円筒容器内の圧力(Pp)と円筒外の一般流の圧力Pとの差を水晶式圧力計で測定するようにしたものである.こうして測定した圧力差と上式から求めた風速は,風車型風速計による観測値とよく一致し,本方法の妥当性が確認できた.本方法で用いた装置は,可動部がなく,簡単で堅牢である.測定原理,データ処理も単純である.したがって,この方法は,寒冷,積雪地のような回転式風速計の作動に障害が出やすい条件下において,長期に信頼性の高い風速測定値を得る一つの可能性を与えるだろう.

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用于野外风速测量的广义皮托管

假设均匀水平流动的压力为P，该流动的球表面上的压力为Pp，该流体的密度为ρ，则根据能量方程式，C为一般流速与球表面流速之比，Pp-P=(1/2)ρU2(1-C2)成立。这里，如果知道ρ，测量球的顶点和一般流之间的压力差(Pp-P)，根据势流理论C为1.5，所以可以根据上式求出一般流的速度U。验证该方法为此，在被平坦水田包围的气象观测露场，利用如下装置和风车型风速计实施了平行观测。该装置在圆筒容器开口端安装了从其顶点沿中心轴开压力孔的半球状压力探针，利用水晶压力计测量圆筒容器内的压力(Pp)与圆筒外普通流的压力P之差。这样测定的压力差和根据上式求出的风速与风车型风速计的观测值非常一致，确认了本方法的可行性。本方法所使用的装置没有可动部分，简单而坚固，测量原理和数据处理也很简单，因此，该方法在寒冷、积雪等旋转风速计工作容易出现故障的条件下，长期使用可靠性高提供了得到风速测量值的一种可能性吧。

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