不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利)实验

1、不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验实验人：徐俊卿、郑仁春、韩超、刘强一、实验目的要求1、验证流体恒定总流的能量方程；2、通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；3、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。二、实验装置本实验的装置如图 1.1 所示。图 1.1 自循环伯诺里方程实验装置图1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.溢流板；5.稳水孔板；6.恒压水箱；7.测压计；8.滑动测量尺；9.测压管；10.实验管道；11.测压点；12.毕托管；13.实验流量调节阀。说明：本仪器测压管有两种：1、毕托管测压管（表

2、 1.1 中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头22pupH（=Z）H（=Z上一）-2g,须注意一般情况下H与断面总水头2g 不同（因一般uU）,它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2、普通测压管（表 2.1 未标*者），用以定量量测测压管水头。实验流量用阀 13 调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另备）或电测法测量（以下实验类同）。三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取 n 个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面的能量方程式（i=2,3,n）Z-an二1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出？值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速

3、。及2g,从而即可得到各断面测压管水头和总水头。四、实验方法与步骤1、熟悉实验设备，分清哪些测压管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。4、打开阀 13,调节阀 13 开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示，不必测记读数）。5、改变流量 2 次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使 19 号测管液面接近标尺零点。实验结果处理与要求1.有关常数记录表均匀段D1=1.42cm缩管段D2=1.0

4、0cm扩管段D3=2.00cm水箱液面高程0=48cm上管到轴线高程z=18cm.P、一,2,测计 Z+数值表.测点编号12345678910111213141516171819油 Q()次数147.947.847.847.947.947.947.447.747.647.647.547.647.547.547.347.447.347.347.222.67247.847.647.647.647.647.846.947.547.347.247.147.347.147.146.947.046.946.946.729347.846.946.946.946.947.544.746.445.745.645

5、.145.945.345.444.645.044.844.944.257447.744.844.844.644.447.035.943.039.939.837.841.038.639.236.638.537.337.835.0106.67547.239.739.639.038.445.115.535.226.826.721.229.823.725.618.823.920.722.114.81832Piar.i_2T=Zi2Piai2ghw 一647.236.836.635.835.044.13.530.619.219.111.323.314.917.88.815.611.113.00204.7

6、63.计算流速水头和总水头4Q、.8Q、，一一.一由流量 Q 和管径 D,可知断面平均速度一,则流速水头为24，总水头列表如下:二D二 Dg测点编号245791113151719DI流速水头（cm）次数147.904748.004748.004747.825547.704747.604747.604747.404747.326647.30470.1047247.771347.771347.771347.596347.471347.271347.271347.071346.943546.87130.1713347.561647.561647.561647.390046.361645.761645

7、.961645.261644.968144.86160.6616447.117146.917146.717145.320842.217140.117140.917138.917137.888837.31712.3171546.519545.819545.219543.227333.619528.019530.519525.619522.433021.61956.8195645.337744.337743.537738.213227.737719.837723.437717.337713.26968.53778.53774.绘制上述结果中最大流量下的总水头线 E-E 和测压管水头线 P-P。X(

8、mm)结果分析与讨论1 .测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？答：测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡 JP 可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡 J 恒为正，即 J0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能总水头线40,0-5u-r1 1 102004006008001000可相互转换。测点 5 至测点 7,管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp0。测点 7 至测点 9,管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，JP0,故 E2 恒小于 E1,（E-E）线不可能回升。（E-E）线下降的坡度越大，即 J 越大，表明单位流程上的水头损

9、失越大，如图 2.3 的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。2 .增加，测压管水头线有何变化？为什么？答：有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头2-2p.QHp=Z+t=E=E-,任一断面起始时的总水头 E 及管道过流断面面积 A2g2gA2为定值时，Q 增大，？一就增大，则 Z+R 必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管2g道任一过水断面上的总水头 E 相应减小，故 Z+E 的减小更加显著。（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近

10、于常数，又管道断面为定值，故Q 增大，H 亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。3 .测点 2、3 和测点 10、11 的测压管读数分别说明了什么问题？答：测点 2、3 位于均匀流断面（图 2.2）,测点高差 0.7cm,%=均 2+2为37.1cm（偶有 7毛细影响相差 0.1mm）,表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点 10、11 在弯管的急变流断面上，测压管水头差为 7.3cm,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点 10、11 应舍弃。4 .毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。答：与毕托管相连通的测压管有 1、6、8、12、14、16 和 18 管，称总压管。总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总水头线，其中包含点流速水头。而实际测绘的总水头是以实测的 Z+：值加断面平均流速水头 v2/2g 绘制的。据经验资料，对于园管紊流，只有在离管壁约 0.12d 的位置，其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头