伯努利方程实验（完整版）

1、实验二伯努利方程实验.实验目的1. 观察恒定流情况下，水流所具的位置势能、压强势能和动能，以及在各种边界条件 下能量的守恒和转换规律，加深对能量方程物理意义的理解。2观察测压管水头线和总水头线沿程变化的规律，以及水头损失现象。3验证测速管毕托管原理。二.实验装置本实验装置流程如图 3-2所示，主要由高位水箱、供水箱、水泵、有机玻璃实验管道、 铁架等部件组成。高位水箱内设有溢流装置，用以保持箱内水位恒定。 液体由高位水箱经进口调节阀流入实验管路，管路管径不同，且上下不一，共有十组测压点，进口调节阀供调节流量用。每组测压点都设置有普通测压管及测速管。 测速管探头末端开有小孔， 小孔位置与管道 中心

2、位置平齐。并正对流动方向，测速管可测出此截面上的总压头。 普通测压管可测出此截 面上的静压头与位压头之和。出水管处可用秒表及量筒由体积时间法测量流量。整个系统中水是循环使用的。在管道下方装有一供水箱，出水口流出的水进入箱内再由泵抽取送至高位槽。三实验原理1.在管内流动的流体均具有位能、静压能和动能，取1N流体作为基准来进展能量衡算，并忽略流体在管内流动时的阻力损失，对不可压缩流体从1 1截面连续稳定地流至 22截面，其伯努利方程式为：2 2P1U1P2U2Z1Z2(1)pg 2gpg2g式中：Z流体的位压头，m；流体的静压头，m;2流体的动压头，m ;2g下标1和2分别为系统的进口和出口两个截

3、面。同样，取1N流体作为基准来进展能量衡算，而流体在管内流动时的阻力损失能量不可 忽略时，对不可压缩流体从 1 1截面连续稳定地流至 22截面，其柏努利方程式为:式中:乙旦学Z2pg 2gP2pg 2gh f 1N流体从1 1截面流至2 2截面时损失的能量，称损失压头，m。优选-2在管内稳定连续流动的不可压缩流体，忽略流体流动的阻力损失能量时，在管路上 任意截面的总压头均相等。常数h动常数但是，任何两截面上的位压头、 静压头和动压头并不一定相等，应视具体情况而定。根 据管路条件的改变如位置的上下、管径的大小，它们会自动转换。在管内稳定连续流动的不可压缩流体，流体流动的阻力损失能量不可忽略时，管

4、路中任意两截面上的总压头仍然相等。Z1P12U1Z2P22U2 hf常数pg2gpg2g但是，其位压头、静压头、动压头之和并不相等，其差值即为阻力损失压头:2 2Piu1F2u2hf （Z1一）（Z2一）mpg2gpg2g阻力损失压头hf是以热能的形式消失掉的，在管路中是不能再恢复的。3 毕托管工作原理测速管探头末端开孔处液体的位压头h位由测速管探头末端的几何高度决定。测压管内液位高度为位压头和静压头之和，用符号H1表示，即：当测压管小孔位置确定后，h位就，此时即将h静测量出来。测速管内液位高度为位压头、静压头和动压头之和，用符号H表示，即:Hh位h静h动(8)H比测压管液位高度 H1高,(9

5、)(10)u点，在具体计算时，各在流动条件不变的情况下，显然，此时测速管内液位高度 两者之差为小孔处的动压头h动，即：H H1 h 动令 H H 比，那么 H h动由此，我们可以用这一原理来测量小孔处流体流动的点速度 物理量应注意统一单位。2u占1后、h动、2gH cmu点,2g H2g( H H 1) cm/s(11)将测压管中的水位连成一线， 称为测压管水头线，反映势能沿程的变化； 将测速管中的 水位连成一线，称为总水头线，反映总能量沿程的变化。两线的距离即为动压头。本实验台在有机玻璃实验管道的关键部位处，设置测压管及测速管，适当的调节流量， 就可把总水头线和测压管水头线绘制于测压板上。4

6、. 实验操作步骤1 熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测速管，以及两者功能 的区别。记录各段管路的内直径及位置高度。2 接通水泵电机电源，翻开开关供水，使高位水箱充水，待高位水箱溢流，检查实验管路入口调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平那么需查明故障原因连通管受阻、漏气或夹气泡等并加以排除。如果连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤握橡皮管， 使气泡排出；如测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。3 高位水箱开场溢流后，调节实验管道阀门，使测压管、测速管中水面升至便于观 测的高度，在测压板上用粉笔画出该流量时的水头线，对照水头线的变化规律观察思考：1断面1上测点1、

7、 2测管水头是否一样？为什么？2断面3和断面4的测点5、 7测速管水头是否一样？为什么？3总结下不同管径动压头的变化规律；4当流量增加或减少时测管水头如何变化？5总水头线在不同管径段的下降坡度，即水力坡度的变化规律。4 调节实验管路入口阀开度，改变流量，待流量稳定后，测记各测压管液面读数。5不改变阀门开度，禾U用秒表、盛水容器、量筒，测定一定时间内管口流出水量， 并记录所用时间和出水量体积数据，以测记实验流量。6调节实验管路阀门开度，改变流量，使1号测管液面接近标尺最高点，重复上述测量。实验过程中，注意高位水箱始终应保持微小溢流。7 切断水泵电机电源，收拾实验台，整理数据。5. 实验记录与数据

8、整理均匀段cmD1= 1.4扩管 1段cmD2= 1.9缩管段cmD3= 0.8扩管2段cmD4= 2.6上管道段cmD5= 1.4上管道轴线高程cm z = 17注：每个断面上均有两个测点，标“ I"者为毕托管测点；对应的断面内径见表1。1 .实验记录表1实验记录表(基准面选在标尺的零点上 )单位：cm断面 号12345量水体积时间管径cm1.41.41.90.81.9Vt测点 编号1*23*45*67*89*10(cm3)(s)实验1实验2断面 号678910管径cm2.62.61.41.41.4测点 编号11*1213*1415*1617*1819*20实验1实验2绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线 P-P。总水头线和测压管水头线可以绘在图3-3或图3-4上提示： P-P线及EE线依表1各断面毕托管及测压管测点数据绘制； 在等直径管段 E E与P P线平行。2. 实验数据整理表2动压头及流速断 面 号流量3 (cm /s)管径d(cm)A2 (cm )动压 头(cm)平均 流速(cm/s)点速 度(cm/s)动压 头(cm)平均 流速(cm/s)点速 度(cm/s)12345678910图3-46. 思考题1 请总结流体流过不同管径流速压头的变化规律。