不可压缩流体恒定流能量方程..doc

（二）不可压缩流体恒定流能量方程 （伯诺里方程）实验及问题分析 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2.1所示。 说明 本仪器侧压管有两种： 1．毕业托管测压管（表2.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头，须注意一般情况下与断面总水头不同（因一般），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（i）的能量方程式（i=2，3，……，n） 取，，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及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。 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。 3．打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少少测管水头如何变化？ 4．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（毕托管供演示用，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。 五、实验成果及要求 1．记录有关常数 实验装置台号 均匀段 缩管段 扩管段 水箱液面高程 上管道轴线高程 表2.1 管径记录表 测点编号 1* 2 3 4 5 6* 7 8* 9 10 11 12* 13 14* 15 16* 17 18* 19 管径 两点间距 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29 16 16 注：（1）测点6、7所在断面内径为，测点16、17为，余均为。 （2）标“ * ”者为毕托管测点（测点编号见图2.2）。 （3）测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。 2．测量并记入表2.2。 表2.2 测记数值表 （基准面选在标尺的零点上） 单位： 测点 编号 2 3 4 5 7 9 10 11 13 15 17 19 实 验 次 序 1 2 3 3．计算流速水头和总水头。 4．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（轴向尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）。 提示： 1．P-P线依表2.2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用； 2．E-E线依表2.3（2）数据绘制，其中测点10、11数据不用； 3．在等直径管段E-E与P-P线平行 六、成果分析及讨论 1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 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?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。而?据?能?量?方?程E1=E2+hw1-2,?hw1-2为?损?失?能?量?，是?不?可?逆?的?，即?恒?有?hw1-20，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?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?。