伯努利方程实验之细节识破

伯努利方程实验与管子管件的认识一、目的和要求1、熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系，在此基础上掌握伯努利方程。2、掌握流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系，和直接测量流量的方法。二、实验内容1、观察流体流经能量方程试验管的能量转化情况，对实验中出现的现象进行分析，加深对能量方程的理解2、掌握一种测量流体流速的原理三、仪器、设备和材料本实验台由压差板、实验管道、水泵、实验桌和计量水箱等组成。雷诺和伯努利方程综合实验台水箱及潜水泵2.上水管3.电源4.溢流管5.整流栅6.溢流板7.定压水箱8.实验细管9.实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌实验报告内容：一.实验目的二.实验仪器三.实验原理四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论八.思考题四、实验方法与步骤1.验证静压原理：启动电泵，关闭给水阀，此时能量方程试验管上各个测压管的液柱高度相同，因管内的水不流动没有流动损失，因此静水头的连线为一平行基准线的水平线，即在静止不可压缩均匀重力流体中，任意点单位重量的位势能和压力势能之和（总势能）保持不变，测点的高度和测点位置的前后无关，记下四组数据于表二的最下方格中。2.测速：能量方程试验管上的四组测压管的任一组都相当于一个毕托管，可测得管内任一点的流体点速度，本试验已将测压管开口位置在能量方程试验管的轴心，故所测得的动压为轴心处的，即最大速度。毕托管求点速度公式：利用这一公式和求平均流速公式（）计算某一工况（如表中工况2平均速度栏）各测点处的轴心速度和平均流速得到表一3．观察和计算流体、管径，能量方程试验管（伯努利管）对能量损失的情况：在能量方程试验管上布置四组测压管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，每组面的测压管测的压力为总压，全开给水阀门，观察总压沿着水流方向的下降情况，这说明流体的总势能沿着流体的流动方向是减少的，改变给水阀门的开度，同时用计量水箱和秒表测定不同阀门开度下的流量及相应的四组测压管液柱高度，记到数据表二中。实验记录与数据处理d1=14.0mm；d2=26.0mm；d3=14表一(1)测点编号项目1ⅠⅡⅢⅣ点速度Vs（m/s）1.2840.38871.2531.135平均速度（m/s）1.0660.30901.0661.066管中内径（mm）14.026.014.014.0表一(2)测点编号项目2ⅠⅡⅢⅣ点速度Vs（m/s）1.2320.41081.2391.003平均速度（m/s）1.0070.29211.0071.007管中内径（mm）14.026.014.014.0表一(3)测点编号项目3ⅠⅡⅢⅣ点速度Vs（m/s）1.1330.42951.0970.8826平均速度（m/s）0.90340.26190.90340.9034管中内径（mm）14.026.014.014.0表二测点编号序号ⅠⅡⅢⅣ流量（m3/s）左右左右左右左右148.0038.5042.5041.8038.8030.0029.0022.700.00016448.0040.2042.8041.9038.8031.2029.2022.8048.2040.3042.5041.9038.8031.2029.3022.90平均值48.0739.6742.6041.8338.8030.8029.1722.80248.5040.5042.9041.9039.1031.9029.8023.700.00015548.2040.4042.9042.1039.1029.9027.5024.0048.3040.9043.0042.2039.5032.4030.3024.50平均值48.3340.6042.9342.0739.2331.4029.2024.07349.0042.9044.7044.0041.8036.0034.1029.200.00013948.9041.9044.8043.0040.7034.0032.2029.0049.0042.5044.2043.9041.2035.3033.5029.70平均值48.9742.4344.5743.6341.2335.1033.2729.30能量方程管中心线距基准高cm26.226.325.01.40位置水头mm能量方程管内径mm14.026.014.014.0静水头根据表一（1）、表一（2）、表一（3）、分别作出点速度与平均速度的分布曲线图，如下：图1、图2、图3分别为点速度的分布曲线图；图4、图5、图6分别为平均速度的分布曲线图。六、实验结果当管内水不流动时，静压头为一平行于基准线的水平线，此时，管内无流动损失，当管内水流动时，通过实验1和实验2调节不同的流速，控制不同的压头，可观擦到，总压头损失随流动的方向逐渐增大，且在静压头相等的情况下，管径越粗，流体流速越小。七、讨论分析本实验可能产生误差的原因有：1、水箱中的水位随着水的流出而不断降低，造成流体流动不稳定，因此给实验造成较大的误差。2．若管内及各测压点处有气泡，且无法排除，因此大大降低了实验的准确性。3．标尺固定不紧，因振动会上下移动，所以给度数造成一定的误差。4．测压孔有时会被堵塞，造成测压管液位升降不灵等。八、思考题表二给出了两个工况的全部实验数据，根据以上数据和计算结果，绘出流量下的各种水头线，并解释图中现象。就图中现象回答如下问题：为什么能量损失时沿着流动的方向增大的？答：因为阻力是沿着流动的反方向，所以流体在流动方向上克服阻力做功，产出能量损失。为什么Ⅰ比Ⅱ压力能头大？（由于管径变粗流速减慢，动能头转变为了压力能头）答：由于管径变粗流速减慢，动能头转变为压力能头。为什么Ⅱ比Ⅲ位置能头相同但压力能头小了？（因为压力能头转化成速度能头了）答：因为压力能头转化为速度能头。为什么Ⅳ比Ⅲ压力能头增大了？（因为尽管两点管径相同，动能头相等，但因位置变化所以压力能头增