实验二 伯努利实验报告.doc

实验二 柏努利实验一、实验目的l、研究流体各种形式能量之间关系及转换，加深对能量转化概念的理解; 2、深入了解柏努利方程的意义二、实验原理l、不可压缩的实验液体在导管中作稳定流动时，其机械能守恒方程式为：（1）式中：ul、u2一分别为液体管道上游的某截面和下游某截面处的流速，ms； P1、P2一分别为流体在管道上游截面和下游截面处的压强，Pa； zl、z2一分别为流体在管道上游截面和下游截面中心至基准水平的垂直距离，m; 一流体密度，Kgm； We液体两截面之间获得的能量，JKg; g一重力加速度，ms2； hf一流体两截面之间消耗的能量，JKg。2、理想流体在管内稳定流动，若无外加能量和损失，则可得到：（2）表示1kg理想流体在各截面上所具有的总机械能相等，但各截面上每一种形式的机械能并不一定相等，但各种形式的机械能之和为常数，能量可以相互转换。3、 流体静止，此时得到静力学方程式：（3）所以流体静止状态仅为流动状态一种特殊形式。三、实验装置及流程试验前，先关闭试验导管出口调节阀，并将水灌满流水糟，然后开启调节阀，水由进水管送入流水槽，流经水平安装的试验导管后，试验导管排出水和溢流出来的水直接排入下水道。流体流量由试验导管出口阀控制。进水管调节阀控制溢流水槽内的溢流量，以保持槽内液面稳定，保证流动系统在整个试验过程中维持稳定流动。四、实验内容（一）演示1、静止流体的机械能分布及转换将试验导管出口阀全部关闭，以便于观察（也可在测压管内滴入几滴红墨水），观察A、B、C、D点处测压管内液柱高低。2、一定流量下流体的机械能分布及转换缓慢调节进水管调节阀，调节流量使溢流水槽中有足够的水溢出，再缓慢慢开启试验导管出口调节阀，使导管内水流动（注意出口调节阀的开度，在实验中能始终保持溢流水槽中有水溢出），当观察到试验导管中部的两支测压水柱略有差异时，将流量固定不变，当各测压管的水柱高度稳定不变时，说明导管内流动状态稳定。可开始观察实验现象。3、不同流量下稳定流体机械能分布及转换连续缓慢地开启试验导管的出口阀，调节出口阀使流量不断加大，观察A、B、C、D处测压管内液柱变化。（二）实验1、静止流体内部任一点压强的计算定量测定流体内部任一点的静压强，操作方法同演示部分1。关闭出口阀门，根据式（3），只要测得Z1、Z2高度，可求得Pc。2、流量一定，确定流体各截面静压能接演示部分，试验导管内流量达到稳定后，取一量筒和秒表，在导管出口，用体积法测流量，并对压差计读数进行校核看是否与式（2）计算结果相等。3、计算A、C截面的静压能，并与静止状态时静压能数值进行比较五、实验结果1、实验设备基本参数 dl=30 mm=0.03m ， d2=18 mm=0.018m2、实验数据记录及整理S1=4d12=0.00071m3S2=4d12=0.00025m3表1 实验记录表序号h1 , mmh2, mmh3, mmh4 , mmh5 , mmh6 , mmh7 , mmh8 , mmV*103，l/su1,m/su2,m/s1332033503270328032603260322032700.07000.09860.2802328033203260327032703265324032800.06080.08560.2433341034303410342034303410343034000.02120.02990.085静止时，序号P1/kPaP2/kPaP3/kPaP4/kPa1107.45107.45108.53108.532107.45107.45108.53108.533107.45107.45108.53108.53数据处理：根据P=gh，=1000kg/m3 ,g=9.8m/s2将各点处的压强算出，得于下表：序号PA/kPaPB/kPaPC/kPaPD/kPa1294.098.00490.02392.098.049.0392.03196.098.0196.0686.0静止时，根据公式 U1=0 ，p1=101325pa，z1=75cm，z2=12.5cm，z3=12.5cm，z4=1.5cm z5=1.5cm 0.75*9.8+101325/1000=0.125*9.8+po/1000所以，po=107450Papa=107450Pa pc=108528Pa 数据分析：有实验测得的静止时的静压能和计算出来在流量一定时的静压能可发现，在流量一定时的静压能基本大于静止时的静压能，其中有两个数据是小于，出现这一情况的原因有，一是由于液柱在流动过程中波动较大，不好测量，并且刻度已经不清，很难辨认；二是操作人员对液柱高度的尺寸把握不准确，导致的实验误差。 六、思考题1、管内的空气泡会干扰实验现象，请问怎样排除?答：管中出现气泡的话可以加大管内液体的流速。2、试解释所观察到的实验现象。答：本实验的流动状态属于非稳态流动。槽的进口与水管相连，进口的水流量与出口需保证大致相同，进口的水量过大会造成水溢出槽，过小会导致出口的水流量不能保证实验需求。3、实验结果是否与理论结果相符合？解释其原因。答：实验结果与理论结果相符合。因为在一定流量下，某个截面的液体静压能会增大，所以必导致实验所测得的数据大于静止时的液柱高。4、比较并列2根测压管（h1与h2、h3与h4、 h5与h6、h7与h8）液柱高低，解释其原因。答：根据所测定的实验的数据可以看出，所有的测压管基本都是右边的液柱高于左边h2h1,h4h3,h6h5,h8h7。出现这一情况的原因主要是随着液体的流动，根据公式，可知当速度降低时，压强会增加，并且在液体流动的过程中，会有一定的阻力和一定的能量损失，所以这些原因都会导致压强的增大，以至