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要了解皮托管的測(cè)速原理，首先應(yīng)了解皮托管的構(gòu)成。目前使用的皮托管是一根雙層結(jié)構(gòu)的彎成直角的金屬小管，如圖5-la）所示。：
在皮托管的頭部迎流方向開一個(gè)小孔A，稱總壓孔。在皮托管的頭部下游某處又開有若干小孔B，稱為靜壓孔。皮托管所測(cè)得的流速是皮托管頭部頂端所對(duì)的那一點(diǎn)流速。
當(dāng)皮托管沒(méi)有插入流場(chǎng)時(shí)，設(shè)某一點(diǎn)的流速為u，靜壓為P。為了測(cè)得該點(diǎn)流速，我們將皮托管頂端的小孔A對(duì)準(zhǔn)此點(diǎn)，并使皮托管軸線與流向平行。這時(shí)由于插入了皮托管，A點(diǎn)的流速被滯止為零，壓力由原來(lái)的靜壓ρ上升為滯止壓力ρ0（或稱總壓P0）。ρ0不但包含了流體原來(lái)的靜壓力ρ，而且還包含了由流體功能轉(zhuǎn)化為靜壓力的部分。也即如包含了流速U的信息。只要從ρ0中將原來(lái)的靜壓ρ減去，就可得到流速值u。
為了從理論上建立總壓和靜壓之差與流速的關(guān)系，我們先假設(shè)流體流動(dòng)為理想的不可壓縮流體的定常流動(dòng)。根據(jù)理想的不可壓縮流體的伯努利方程，對(duì)于A點(diǎn)及下游B點(diǎn)可列出如下關(guān)系式：
所以
這就是皮托管測(cè)量流速的理論公式。式中，ρ為被測(cè)流體的密度；（P0-P）為總壓和靜壓之差，可用差壓計(jì)來(lái)測(cè)量
值得注意的是用皮托管測(cè)流速時(shí)，靜壓ρ并不是從A點(diǎn)測(cè)到的，而是從下游某處B點(diǎn)測(cè)到的。所以如何保證B點(diǎn)的壓力就是沒(méi)插入皮托管時(shí)被測(cè)點(diǎn)的壓力ρ，就成了設(shè)計(jì)皮托管的關(guān)鍵。
另外不管對(duì)皮托管進(jìn)行如何精心的設(shè)計(jì)，總壓孔和靜壓孔位置的不一致，流體滯止過(guò)程中的能量損失等因素使得皮托管測(cè)到的流速u與差壓（P0-P）的關(guān)系不能*由式（5-1）所確定，而應(yīng)進(jìn)行修正。對(duì)于可壓縮流體，還應(yīng)考慮壓縮性影響的修正。修正后的流速公式為
式中，α為皮托管系數(shù)，是修正由于總壓孔和靜壓孔的位置不一致及流體滯止過(guò)程中的能量損失等因素造成的差異，由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到。（1-ε）為壓縮性影響系數(shù)，用于修正測(cè)量可壓縮流體（氣體）時(shí)流體壓縮性帶來(lái)的影響，可用式（5-3）計(jì)算：
如果用馬赫數(shù)Ma表示，則（1-ε）可表示成：
從上式可以看出，Ma越大，壓縮性的影響也越大。表5-1是空氣（設(shè)κ=1.4）的壓縮性影響系數(shù)與馬赫數(shù)Ma的關(guān)系。
從上表可以看出，用皮托管測(cè)量氣體流速時(shí)，如果Ma≤O.2，則即使不進(jìn)行壓縮性修正，也不會(huì)產(chǎn)生太大的誤差。但隨著Ma的提高，壓縮性影響會(huì)越來(lái)越大。所以，皮托管一般不能用于高馬赫數(shù)的測(cè)量。
