導入
ピトー管とプラントル アンテナは、流体の速度を測定するための同様のシステムです。特に航空学における風速測定に使用されます。その名前は、1732 年に流水とボートの速度を測定する装置を提案したフランスの物理学者アンリ ピトーに由来します。この最初の測定装置はヘンリー・ダーシーによって改良され、さらにルートヴィヒ・プラントルによって改良されました。
歴史的
ピトー管の名前は、1732 年に「流水の速度と船の航跡を測定する機械」を初めて提案したフランスの物理学者アンリ ピトー (1695 ～ 1771 年) に由来します。この概念はフランスの技術者ヘンリー・ダーシーによって取り上げられ、改良され、その後ルートヴィヒ・プラントルによってパイプ内でチューブを使用して流体の局所的な流速を測定することを考えつきました。
航空学において、技術的な観点から見ると、これはエテベ システムの後継です。ピトー管は風圧システムの構成要素です。
速度計算
非圧縮流れの場合
非圧縮性の流れ (つまり、マッハ数が 0.4 未満の亜音速領域) の場合、速度の計算はベルヌーイの定理を適用して実行されます。次に、速度と動圧p t -psの間に直接の関係があるため、項z を無視します。動圧 p t -ps は、圧力センサーまたは単純な圧力計で測定します。
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$$ {\frac12 \rho v^2 + p_s = 0 + p_t \Rightarrow {v^2} = {2 (p_t – p_s) \over \rho} } $$
- v = 速度
- ps =静圧
- p t = 全圧
- ρ =流体の密度
用語
動的な圧力という用語の使用については説明する価値があります。ピトー管は 2 つの圧力を測定します。 1 つは静圧で、これは通常の意味での大気圧であり、高度に依存します。もう 1 つは全圧力で、動的と呼ばれる項 (ベルヌーイの定理の条件下で 1/2 · ρ · v ² に等しい) を含み、ある圧力では均一ですが、大気圧ではなく流量に依存します。この項は、速度vでアニメーション化される単位体積の流体粒子の運動エネルギーに対応します。
圧縮性流れの場合
圧縮性流れ（マッハ数が 0.4 より大きい）の場合、圧縮性流れに拡張されたベルヌーイの定理の定式化を使用する必要があります。高度差z を無視すると、次の関係を使用してマッハ数が計算されます。
( M < 1 の場合)
- M = マッハ数
- p t = 全圧
- ps = 静圧
- γ = 流体の熱容量の比C p /C v 。
実際には、 p t – psとして定義される動的な圧力の測定にはもう興味がありません。この速度範囲向けに設計されたシステムは、静圧と全圧を個別に測定し、その値をコンピューターに送信します。
超音速流
超音速の流れ（マッハ数が 1 より大きい）の場合、動的圧力は単純な物理的解釈ができなくなります。マッハ数を取得するには、レイリーの公式を逆にする必要があります。
( M > 1の場合)
- 記号の意味は上式と同じです。