文丘里管实验设计方案

1、文丘里管实验设计方案一、 实验原理1、在文丘里管收缩段和扩张段，观察压力水头、速度水头沿程的变化规律，加深对伯努利方程的理解。2、了解文丘里流量计的工作原理。3、掌握文丘里管流量系数的测定方法。二、实验原理1、理想流体伯努利方程的验证文丘里管是在管路中安装一段断面急速变小，而后又逐渐恢复原来断面的异径管，如图3 所示。理想总水头线gv221gv2211hgv224h11h1h4喉管图 3理想流体伯努利方程示意图在收缩段， 由于流体流动断面减小，因而流速增加，测压管水头连续下降，喉管处断面最小，流速最大，测压管水头因而最低；相反，在渐扩管中流体流动截面逐渐扩大，流速减小， 测压管水头也不断得到恢

2、复。这些现象都是由于流体流径文丘里管时，遵守连续性方程qva（常数）(1) 和伯努利方程hhgv22（常数）(2) 以上两个方程表明，无论流体流动过程中断面几何参数如何变化，所有断面上的总水头h 和流量都保持不变，也就是说流体流动一直遵守着能量守恒和物质守恒这两个基本定律。上述现象和规律将在实验中通过11 根测压管的液面变化加以验证。为了便于实验分析，现将公式 (2)作如下变换，并以下标i表示测压管序号，例如4i表示第四根测压管即喉管。公式 (2)可以写成gvhgvhii222211两边同除以24v, 并移项得242212412vvvgvhhii(3) 公式 (1)可以写成iiavavav44

3、11所以21241441ddaavv22444iiiddaavv代入公式 (3)得444142412iiddddgvhh(4) 公式 (3)和公式 (4)表明，测压管水头变化的相对值，完全决定于流动断面的几何比例，从而进一步揭示了断面流速与测压管水头之间的关系。我们根据公式(4)画出测压管水头相对变化的理论曲线和实际曲线（分别为上式右项和左项），通过比较， 两者应当是一致的 （横坐标为测压管序号，纵坐标分别为以上两项）。2、流量系数的测定将公式 (1)、(2)应用于 1、4 两断面，可以得到42141vddv42412122hgvhgv前式代入后式得4144141)(2ddhhgv流量为414

4、412444124ddhhgdvaq若以流量系数表示阻力损失的影响，上式可以写成41hhcq（ml/s）(5) 式中c仪器常数，为定值（scm5 . 2）(6) 因此，在实验中，测得流量q和测压管水头1h、4h，即可求得流量系数，一般在 0.92 0.99 之间。三、实验步骤1、缓缓打开进水阀和针阀，使测压管1、4 的水面差达到最大，并适当调节，观察测压管水头的变化，理解伯努利方程的含义。2、读取各测压管水头刻度，并按测压管编号为序记入表内。3、在读取测压管水头的同时，用体积法测量流量，记入表内。4、调节进水阀和针阀，改变各测压管读数，并记录各读数和流量。5、实验结束后，关闭进水阀门。二、实验装置设计由于文丘里管的制作工艺比较复杂，标准材料的文丘里管定制价格比较昂贵，经过综合考虑，我们打算制作一个简易文丘里管，具体设计如下：41424124ddgdc1 2 3 4 5 水阀量筒文丘里管模型装置图水泵水槽材料：玻璃管或者