流体流速的确定不仅在对流体性质的科学研究中有重要意义,也在航行体航速测定、水文监测等实际应用中起着关键性作用。目前市面上应用最广的流速测量技术主要有叶轮式流量计和多普勒测速仪两种,但都存在着不足之处。叶轮式流量计本身采用旋桨结构,安装复杂且会影响流体的流动状态,长期使用后易造成机械结构的磨损,对测量精度有着较大影响。多普勒测速仪则有体积大、价格昂贵、测量结果较容易受水中杂质的影响的缺点。除此之外,用于飞行器测速的毕托管会改变流体运动结构,用于标准流速标定的热线风速仪只能用于空气中。因此,流速测量领域仍有较大的提升空间。当流体流经平板结构时,将于其表面附近产生湍流压力脉动。若使用PVDF膜片制成压电传感器,就可以通过检测不同流速下的压力脉动来测定流速。得益于PVDF压电传感器的高灵敏度和其机械结构简单(PVDF膜片使用时可粘贴在在壁面上)的特性,该方法可避免市面上常见流速测量技术的缺点,对流场自身运动状态干扰较少,可应用在风/水洞流速的确定、飞机空速的估计、舰船航速的测量、航母甲板风场的测量上,具有较高的实用性价值。本文首先进行了理论研究。研究了PVDF材料的物理性质,分析了PVDF膜片的压电特性和传感原理;研究了湍流边界层的形成机理,分析了湍流压力脉动的作用规律;针对PVDF传感器测量过程可能混入噪声干扰的现象,研究了去除噪声干扰的信号处理方法。其次,本文进行了湍流边界层的数值计算工作。研究了流体仿真原理,分析了实现湍流边界层数值计算的可行性。对湍流边界层压力脉动的组成和大小关系进行了讨论,找出了适当的湍流边界层压力脉动的数值计算方法。针对空气和水下两种环境,分别绘制了网格,并进行稳态和瞬态流场的仿真;将仿真得到的湍流压力脉动提取出来,并总结得到不同流速下湍流压力脉动的功率谱和流速的关系,验证了理论部分的正确性。最后,本文进行了基于PVDF的流速测量实验。使用自制的PVDF压电传感器,测得了流体不同流动速度下的电输出,并总结了电信号的功率谱和流动速度的关系,得到了拟合的关系式,验证理论和仿真部分的正确性,给出了拟合值和测量值的误差,验证了该流速测量方法的可行性。实验结果表明:通过基于PVDF的流速测量方法可实现流速测量。