伯努利方程验证实验2020.docVIP

PAGE 16 伯努利方程验证实验 一、实验目的与要求 1. 验证不可压缩液体恒定总流的能量方程； 2. 绘出各断面测压管水头线和总水头线以及理想液体总水头线； 3. 掌握流速、流量、压强等水动力学水力要素的实验量测技能。 二、实验装置 实验装置如图所示。 自循环伯努利方程实验装置图 说明： 本仪器测压管有两种： 1. 毕托管测压管，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，用以定量量测测压管水头。 实验流量用出水阀门调节，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（以下实验雷同）。 三、实验原理 根据能量守恒与转换原理验证能量方程。 运动着的水流具有三种形式的能量：位能、压能和动能。在运动过程中，这三种形式的机械能可以互相转化，但是总的机械能是守恒的。实际液体恒定总流的能量方程可写为， 式中，z—总流过水断面上单位重量液体所具有的平均位能，又称为位置水头； —过水断面上单位重量液体所具有的平均压能，它反映了过水断面上各点平均动水压强所对应的压强高度，称为测压管水头； —过水断面上单位重量液体所具有的平均动能，一般称为流速水头； —单位重量液体从一个过水断面流至另一过水断面克服水流阻力做功所损失的平均能量，一般称为水头损失。 在水力学中，习惯上把单位重量液体所具有的总机械能（位能、压能、动能的总和）称为总水头，并以H表示，即， 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 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，分清那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（例如连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除(用洗耳球)，直至调平。 3. 打开出水阀门，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）当流量增加或减少时测管水头如何变化？ 4. 调节出水阀开度，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3次，重复上述测量。 五、实验成果及要求 （一个数据记录表，一个总水头线变化图（绘出管线图（含位置坐标），一个测压管水头线变化图（绘出管线图（含位置坐标））） 六、实验思考 1. 简述能量方程应用的条件和应注意的事项。 2. 测压管测量的是绝对压强还是相对压强？ 3. 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 4. 实验中你看到了充满水流的管子中发生了真空现象，打开测孔，管中的水不外流甚至进气，请你作出解释。 不可压缩液体恒定流伯努利方程实验记录计算表 单位: cm,cm2, cm3/s 测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 管 径 两点间距 断面面积 第一测次 Q 第二测次 Q 第三测次 Q