皮托管流速計算器

重點速覽：皮托管（Pitot tube）是量測流速最經典的儀器，廣泛用於飛機空速表、風洞、風速計與管道測流。它的原理建立在伯努利方程上：沿一條流線，總壓（stagnation / total pressure）等於靜壓（static pressure）加動壓（dynamic pressure），即 p_總 = p_靜 + ½·ρ·v²。皮托管的正對氣流開口量到『總壓』（氣流在此滯止、速度降為零），側向開口（或另設的靜壓孔）量到『靜壓』，兩者相減就是『動壓』Δp = p_總 − p_靜 = ½·ρ·v²。由此反解流速：v = √(2·Δp ÷ ρ)，其中 v 是流速（m/s）、Δp 是動壓（Pa）、ρ 是流體密度（kg/m³）。逐項解釋。動壓 Δp 是氣流『動能轉成壓力』的部分，速度愈快動壓愈大（與 v² 成正比）；密度 ρ 愈大，同一速度下動壓也愈大，故反推速度時要除以密度。舉例，空氣 ρ = 1.225 kg/m³、量得動壓 Δp = 200 Pa：v = √(2×200 ÷ 1.225) = √326.5 ≈ 18.07 m/s（約 65 km/h）。若在水中（ρ = 1000）量得 Δp = 5000 Pa：v = √(2×5000 ÷ 1000) = √10 ≈ 3.162 m/s。用途：其一，飛機空速表——皮托管量動壓換算『指示空速』，是飛行最基本的儀表；其二，風洞、風速計測氣流速度；其三，管道、渠道測流速與流量（配合斷面積）；其四，通風、空調與環境監測的風速量測。使用皮托管與本工具要注意幾點：一是本式為『不可壓縮』伯努利近似，適用低速（馬赫數 < 0.3、約 100 m/s 以下的空氣）；高速（可壓縮）須用可壓縮流修正式；二是 ρ 隨高度、溫度、壓力變化——飛機在高空空氣稀薄，同一動壓對應的『真實空速』比『指示空速』大，須以密度修正；三是皮托管要正對氣流，偏角過大讀數失準；四是動壓不可為負（總壓 ≥ 靜壓），單位一致（Δp 用 Pa、ρ 用 kg/m³）。總之，皮托管流速由 v=√(2Δp/ρ) 求得，是由動壓反推流速的伯努利應用。