Rurka spiętrzająca Prandtla (d=3mm):

Rozkład prędkości w rurociągu:

Wnioski:

Do pomiarów prędkości przepływów stosuje się często rurki spiętrzające. Jest to pomiar pośredni, mierzy się bowiem ciśnienie dynamiczne jako różnicę ciśnienia całkowitego i statycznego. Sondą służącą do jednoczesnego pomiaru wyżej wspomnianych ciśnień jest rurka Prandtla. Na podstawie prawa Bernoulliego obliczone ciśnienie dynamiczne można natomiast powiązać z lokalną prędkością przepływu płynu.

Wyznaczając pewną ilość prędkości lokalnych na przekroju poprzecznym rurociągu, otrzymujemy ich rozkład w funkcji odległości od środka tego przekroju (r = 0). Rozkład ten jest zbliżony do teoretycznego rozkładu wg Nikuradse mającego charakter funkcji potęgowej o wykładniku n, który zależy od liczby Reynoldsa, jak również od chropowatości powierzchni ścianek rurociągu.

Rozkład wg Nikuradse:

Rozbieżność rozkładów może wynikać z doboru wykładnika n. W instrukcji do ćwiczenia polecono obrać za n wartość 1/8 dla obliczonej liczby Reynoldsa równej ok. 2×10⁵, podczas gdy wyznaczona Re_D wyniosła ~ 1,6×10⁵. Należy jednak przede wszystkim pamiętać o błędzie, jakim obarczone są pomiary, co równocześnie przekłada się na wyniki dalszych obliczeń na ich podstawie. Szczególnie chodzi tu o pomiar ciśnienia dynamicznego, którego wartość dla danego ustawienia suwaka oscylowała w pewnych granicach, nie stabilizując się na jednym, stałym poziomie.

Malejący charakter krzywej rozkładu prędkości od środka przekroju rurociągu ku jego krańcom jest spowodowany stratami energii w ruchu cząsteczek płynu w zetknięciu ze ściankami rurociągu. W ich otoczeniu lokalna prędkość przepływu maleje bardzo gwałtownie, natomiast w celu wyznaczenia dokładnego rozkładu prędkości w tych obszarach należałoby zagęścić punkty pomiarowe. Straty energii są tym większe, im mniejsza średnica rurociągu oraz bardziej chropowata powierzchnia ścianek.

Znając średnią prędkość przepływu płynu z wyznaczonych uprzednio prędkości lokalnych, można wyznaczyć jego strumień objętości, mnożąc tę prędkość przez przekrój poprzeczny rurociągu. Po przemnożeniu dodatkowo przez gęstość powietrza można otrzymać natomiast strumień masy.