恒定總流伯努利方程綜合性試驗(yàn)

1、恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 通過定性分析實(shí)驗(yàn)，提高對動水力學(xué)諸多水力現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析能力；2. 通過定量測量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握有壓管流中動水力學(xué)的能量轉(zhuǎn)換特性， 驗(yàn)證流體恒定總流的伯努利方程， 掌握測壓管水頭線的實(shí)驗(yàn)測量技能與 繪制方法；3. 通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的科研能力。、實(shí)驗(yàn)原理1伯努利方程。在實(shí)驗(yàn)管路中沿管內(nèi)水流方向取 n 個過水?dāng)嗝妫诤愣鲃訒r，可以列出進(jìn)口斷面 (1)至另一斷面 (i)的伯努利方程式 (i=2,3,n)z1p1g21v12gzipig2 ivi2 2g取 12n 1，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測壓管中讀出2值，測出通過

2、管路的流量， 即可計(jì)算出斷面平均流速 v及 2vg ，從而可得到各斷 面測管水頭和總水頭。2過流斷面性質(zhì)。 均勻流或漸變流斷面流體動壓強(qiáng)符合靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律， 即在同一斷面上 z p C ，但在不同過流斷面上的測壓管水頭不同， g精品 z1 p1 z2 p2 ；急變流斷面上 z p C 。g g g三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1定性分析實(shí)驗(yàn)(1) 驗(yàn)證同一靜止液體的測壓管水頭線是根水平線。(2) 觀察不同流速下，某一斷面上水力要素變化規(guī)律。(3) 驗(yàn)證均勻流斷面上，動水壓強(qiáng)按靜水壓強(qiáng)規(guī)律分布。(4) 觀察沿流程總能坡線的變化規(guī)律。(5) 觀察測壓管水頭線的變化規(guī)律。(6) 利用測壓管水頭線判斷管道沿程壓

3、力分布。2. 定量分析實(shí)驗(yàn)伯努利方程驗(yàn)證與測壓管水頭線測量分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法與步驟： 在恒定流條件下改變流量 2 次，其中一次閥門開度大到使 19號測管液面接近可讀數(shù)范圍的最低點(diǎn)，待流量穩(wěn)定后，測記各測壓管液面讀 數(shù)，同時測記實(shí)驗(yàn)流量(畢托管測點(diǎn)供演示用，不必測記讀數(shù)) 。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 與分析參考第五部分內(nèi)容。四、數(shù)據(jù)處理及成果要求1記錄有關(guān)信息及實(shí)驗(yàn)常數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱： 伯努利方程實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)臺號： _No.3_精品實(shí) 驗(yàn) 者：A1組7人 實(shí)驗(yàn)日期： _5月 10日_均勻段 d1= 1.4 10-2m喉管段 d2=1.0 10-2m擴(kuò)管段 d3=2.0 10-2m水箱液面高程 0= 47.29 1

4、0-2m上管道軸線高程 z= 18.7 10-2m基準(zhǔn)面選在標(biāo)尺的零點(diǎn)上）2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算結(jié)果表 1 管徑記錄表測點(diǎn)編號*1112*1314*1516*1718*19管徑 d / 10-2m1.41.41.41.41.01.41.41.41.42.01.4兩點(diǎn)間距 l/ 10-2m4466413.561029.51616表 2 測壓管水頭 hi，流量測記表（其中 hi zi pi ，單位 10-2m， i 為測點(diǎn)編號） g實(shí) 驗(yàn) 次 數(shù)h2h3h4h5h7h9h10h11h13h15h17h19qV/(10 -6m3/s )137.137.136.035.36.02023.115.817.

5、28.211.32211.63243.943.942.841.912.826.529.922.624.21518.18.8167.67精品表 3 計(jì)算數(shù)值表(1) 流速水頭管徑 d/10 -2mqV1 V1 t1 211.63/(10 -6m3/s)qV2 V2 t2 167.67/(10 -6m3/s)A/10 -4m2v/(10 -2m/s)v 2 2g/10 -2mA/10 -4m2v/(10 -2m/s)v 2 2g/10 -2m1.401.539137.5119.6481.539108.94736846.0561.000.785269.59237.0820.785213.59323.

6、2762.003.14267.3552.3153.14253.3641.4532(2) 總水頭 Hi (其中 Hi zi pivi ，單位 10-2m，i 為測點(diǎn)編號)i i g 2g實(shí)驗(yàn)次數(shù)H2H4H5H7H9H13H15H17H19qV/(10 -6m3/s)146.7545.6544.9543.0829.6426.8417.8513.6111.64211.63249.9648.8647.9636.0832.5630.2621.0619.5514.85167.673成果要求(1) 回答定性分析實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題。(2) 計(jì)算流速水頭和總水頭。見表 3。(3) 繪制上述成果中最大流量下的總水頭

7、線和測壓管水頭線。 (軸向尺寸參見圖 5，總水頭線和測壓管水頭線可以繪在圖 5 上)。精品/ mm圖 5 繪制測壓管水頭線坐標(biāo)圖圖 6.測壓管水頭線圖 7.總水頭線五、分析思考題1測壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢有何不同？為什么？答：測壓管水頭線沿程可升可降， 線坡可正可負(fù)。 而總水頭線沿程只降不升， 線坡恒為正，即 J0 。這是因?yàn)樗诹鲃舆^程中，依據(jù)一定邊界條件，動能和勢 能可相互轉(zhuǎn)換。測點(diǎn) 5 至測點(diǎn) 7，管收縮，部分勢能轉(zhuǎn)換成動能，測壓管水頭線 降低。測點(diǎn) 7 至測點(diǎn) 9，管漸擴(kuò)，部分動能又轉(zhuǎn)換成勢能，測壓管水頭線升高。 而據(jù)能量方程 E1 E2 hw1 2 , hw1 2 為損失能量

8、，是不可逆的，即恒有精品hw1 20，故E2恒小于 E1，總水頭線不可能回升。 總水頭線下降的坡度越大， 即 J 越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如漸擴(kuò)段和閥門等處，表明有較大 的局部水頭損失存在。但總水頭線變化一直處于下降趨勢，測壓管水頭為 Z P , 而總水頭為Z P V 。測壓管水頭對應(yīng)液體流動的總勢能， 總水頭對應(yīng)機(jī)械能， 液體是從 2g總機(jī)械能大的地方流向總機(jī)械能小的地方。2閥門開大，使流量增加，測壓管水頭線有何變化？為什么？答：（1）流量增加，測壓管水頭線總降落趨勢更顯著。這是因?yàn)闇y壓管水頭H p Z p Ev2Q 2v E Q 2 ，任一斷面起始時的總水頭 E 及管道過流斷面

9、 2g2gA2面積 A 為定值時，2Q 增大， v 就增大，則 Z p 必減小。而且隨流量的增加阻 2g力損失亦增大， 管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹^ E 相應(yīng)減小，故Z p 的減小更加顯著2）測壓管水頭線的起落變化更為顯著。因?yàn)閷τ趦蓚€不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝?,管中水流流速過快時為紊流，兩個 斷面之間的損失系數(shù)接近于常數(shù)，管道斷面為定值，故 Q 增大， H 亦增大，測 壓管水頭線的起落變化就更為顯著。3由畢托管測量的總水頭線與按實(shí)測斷面平均流速繪制的總水頭線一般都有差異，試分析其原因精品答：與畢托管相連通的測壓管有 1、6、8、12、14、16和 18管，稱總壓管。 總壓管液面的連續(xù)即為畢托管測

10、量顯示的總水頭線， 其中包含點(diǎn)流速水頭。 而實(shí) 2 際測繪的總水頭是以實(shí)測的 Z p 值加斷面平均流速水頭 v 繪制的。據(jù)經(jīng)驗(yàn)資2g料，對于圓管紊流，只有在離管壁約 0.12d 的位置，其點(diǎn)流速方能代表該斷面的 平均流速。 由于本實(shí)驗(yàn)畢托管的探頭通常布設(shè)在管軸附近， 其點(diǎn)流速水頭大于斷 面平均流速水頭， 所以由畢托管測量顯示的總水頭線， 一般比實(shí)際測繪的總水線 偏高。4為什么急變流斷面不能被選作能量方程的計(jì)算斷面？ 由于能量方程推導(dǎo)時的限制條件之一是“質(zhì)量力只有重力”， 而在急變流斷 面上其質(zhì)量力，除重力外，還有離心慣性力， 故急變流斷面不能選作能量方程的 計(jì)算斷面。六、注意事項(xiàng)1. 各自循環(huán)供水實(shí)驗(yàn)均需注意：計(jì)量后的水必須倒回原實(shí)驗(yàn)裝置的水斗內(nèi)， 以保持自循環(huán)供水（此注意事項(xiàng)后述實(shí)驗(yàn)不再提示） 。2. 穩(wěn)壓筒內(nèi)氣腔越大，穩(wěn)壓效果越好。但穩(wěn)壓筒的