理想流体定常流动的伯努利方程的验证.doc

理想流体定常流动的伯努利方程的验证 1、实验目的 （1）验证理想流体在定常流动下的Bernoulli方程； （2）掌握流速、流量、压强等流动参量的测量方法，观察流速与压强的关系。 2、仪器与用具 流体力学综合实验仪（L-Ⅱ）、秒表、物理天平（公用）、烧杯、直尺等 3、实验原理 在惯性系中，当理想流体在重力作用下作定常流动时，一定流线上各空间点对应的压强、流速不随时间改变应满足。 =恒量 （1） 或=恒量 （2） 上式为Bernoulli方程。 在验证上式时，流体要在定常流动——即处于层流状态下进行。其判断据为雷诺数： （3） 这里取Re=2000~2300（无量纲数）,取小导流管内径,分别为流体的粘性系数和密度, υ为求出的流速(上限) 流体在稳压水箱水头的作用下，经过变径管和节流阀作定常的稳定流动，同一流线上三个不同点的压强和流速满足 H（恒量）……………（4） 根据理想流体作稳定流动时的连续性原理有 时测压管中液体的静压高度和流速，将势能零点校准在变径管的轴线上，若测出了时间t内流出的液体的质量m，则可用 …………………………………… （5） 以测压基准台上平面为基准,从各管断面处设置的测静压的测管中读出三变径管对应的高度值,每根直管上有两处测静压管,取两处平均（可只测一处），作为每根直管的静压水头值,通过测管路的流量，计算出各断面的平均流速υ，代入（4）式即可求出各断面的Bernoulli方程 4、实验步骤及内容 （1）熟悉实验仪（对照使用说明书中图和各部位的主要说明及注意事项）。 （2）调溢水杯口距流管中心平面约180mm，旋紧定位螺钉， 查供水箱水位是否足够，溢水管，泄水管应伸入供水箱中。 （3）启开水泵，使向稳压箱注水，当溢水杯开始回水时，打开闸阀，（注意轻旋）。 （4）排除导流管和测压管内空气（方法见使用说明书）。 （5）关闭闸阀，检查测压管内液面是否等高，否则应调整可调地脚，若其中个别不等高，说明该管内空气未排净，需再次排气。 （6）水平调好后，开启闸阀，使水流稳定后，观察流速与压强的关系 （7）测量并记录各静压管液面高度。用烧杯在管的出水口处接约9秒左右流出的水，在物理天平上称其质量，同一水头高度重复测三次填入表一，算出结果验证方程。 （不须记全压管读数）取不同水头高度，做三组不同数据。 注：1、3、4、6、7、9为静压管，2、5、8为总压管（或全压管） 5、实验结果记录与分析 （1）利用（3）式计算出的流速上限，测流量、求流速，调整闸阀的开启度，使流速在上限以下。 （2）有关常数记录 D1(内径)=1.08cm D2(内径)=1.90 cm D3(内径)=1.08cm （3）各测压管的高度和流量记入下表 表1：本次只测3、4、7三个测量点。水头高度 cm，室温 下表是在相同水头高度和流速下进行测量 测点编号 3（cm） 4(cm) 7(cm) m(g) t(s) 实验次数 1 2 3 其中Q= 表2：各段面流量、截面与流速的计算 管径（内） d ( cm) Q = cm3/s ；(测点3) Q = cm3/s ； (测点4) Q = cm3/s； (测点7) A1 cm2 υ cm/s cm A2 cm2 υ(cm/s) (cm) A cm2 υ(cm/s) (Cm) 1．08 1．9 1．08 表3： 各断面的Bernoulli方程 =（cm） 各次测量H的平均值 各测量点的百分误差 测点编号 3（1） 4（2） 7（3） 实验 次数 1 = = = 2 3 改变水头，重复三次 思考题：对本实验中产生的误差作简要的分析。 5、注意事项 （1）排水管一定要插入供水水箱盖的小孔中，不要让水溢在地面上； （2）所有操作都不能用力过猛； （3）天平的使用一定要按操作规程进行 （4）使用秒表时要防止进水，用完归还； （5）实验完毕应将供水箱中的水倒入水池，擦干桌面，摆放好仪器。 L-Ⅱ 流体力学综合实验仪 仪器使用说明书 流体（包括液、气）力学是所有理、工科院校必开的一门重要的理论和技术基础课。也是一门实践性很强的应用技术基础课。 在现代化建设中，上至航空、航天，下至地下的液气输送，各个行业都广泛地运用着流体力学知识，也是国家有关工程师资格考试内容。 一、仪器的结构及特点 该仪器为台式结构，可布置于任意实验桌上，水流自动循环，水头在一定范围内任意调节，使其实验具有多样性。具体结构可分四部