試驗一伯努利試驗

1、實驗二伯努利方程實驗實驗?zāi)康挠^察恒定流情況下，水流所具的位置勢能、壓強勢能和動能，以及在各種邊界條件 下能量的守恒和轉(zhuǎn)換規(guī)律，加深對能量方程物理意義的理解。觀察測壓管水頭線和總水頭線沿程變化的規(guī)律，以及水頭損失現(xiàn)象。驗證測速管(畢托管)原理。實驗裝置本實驗裝置流程如圖3-2所示，主要由高位水箱、供水箱、水泵、有機玻璃實驗管道、 鐵架等部件組成。高位水箱內(nèi)設(shè)有溢流裝置，用以保持箱內(nèi)水位恒定。液體由高位水箱經(jīng)進 口調(diào)節(jié)閥流入實驗管路，管路管徑不同，且高低不一，共有十組測壓點，進口調(diào)節(jié)閥供調(diào)節(jié) 流量用。每組測壓點都設(shè)置有普通測壓管及測速管。測速管探頭末端開有小孔，小孔位置與管道 中心位置平齊。并正對

2、流動方向，測速管可測出此截面上的總壓頭。普通測壓管可測出此截 面上的靜壓頭與位壓頭之和。出水管處可用秒表及量筒由體積時間法測量流量。整個系統(tǒng)中水是循環(huán)使用的。在管道 下方裝有一供水箱，出水口流出的水進入箱內(nèi)再由泵抽取送至高位槽。圖3-2伯努利實驗裝置流程實驗原理在管內(nèi)流動的流體均具有位能、靜壓能和動能，取1N流體作為基準來進行能量衡 算，并忽略流體在管內(nèi)流動時的阻力損失，對不可壓縮流體從11截面連續(xù)穩(wěn)定地流至2P u 2 r P u 22截面，其伯努利方程式為：Z + + 了 = Z + + =(1)1 P g 2 g2 p g 2 g式中：Z 流體的位壓頭，m；P ，一流體的靜壓頭，m；P

3、gU2流體的動壓頭，m；2 g下標1和2分別為系統(tǒng)的進口和出口兩個截面。同樣，取1N流體作為基準來進行能量衡算，而流體在管內(nèi)流動時的阻力損失能量不可 忽略時，對不可壓縮流體從11截面連續(xù)穩(wěn)定地流至22截面，其伯努利方程式為：(2)Z + P + 2 = Z + P + + h 1 P g2 g2 p g 2 g f式中：h亍1N流體從11截面流至22截面時損失的能量，稱損失壓頭，m。在管內(nèi)穩(wěn)定連續(xù)流動的不可壓縮流體，忽略流體流動的阻力損失能量時，在管路上 任意截面的總壓頭均相等。r P U 2Z +=常數(shù)Pg2g位+靜+動=常數(shù)但是，任何兩截面上的位壓頭、靜壓頭和動壓頭并不一定相等，應(yīng)視具體情

4、況而定。根 據(jù)管路條件的改變(如位置的高低、管徑的大小)，它們會自動轉(zhuǎn)換。在管內(nèi)穩(wěn)定連續(xù)流動的不可壓縮流體，流體流動的阻力損失能量不可忽略時，管路中任 意兩截面上的總壓頭仍然相等。P U2P U2 TOC o 1-5 h z Z + = Z +j + 2 + h =常數(shù)(5)1 P g 2 g2 p g 2 g f但是，其位壓頭、靜壓頭、動壓頭之和并不相等，其差值即為阻力損失壓頭：，_ P U 2、P U 2、一h = (Z + + ) (Z + a + )m(6)f 1 P g 2 g2 p g 2 g阻力損失壓頭h是以熱能的形式消失掉的，在管路中是不能再恢復的。f畢托管工作原理測速管探頭末

5、端開孔處液體的位壓頭(h位)由測速管探頭末端的幾何高度決定。測壓 管內(nèi)液位高度為位壓頭和靜壓頭之和，用符號H1表示，即：H1 = h位+ h靜當測壓管小孔位置確定后，h位就已知，此時即將h靜測量出來。測速管內(nèi)液位高度為位壓頭、靜壓頭和動壓頭之和，用符號H表示，即：(8)H = h位+ h靜+ h動在流動條件不變的情況下，顯然，此時測速管內(nèi)液位高度H比測壓管液位高度H1高， 兩者之差為小孔處的動壓頭（h動），即： TOC o 1-5 h z H - H 1 = h動（9）令 AH = H - H 1，則 AH = h動（10）由此，我們可以用這一原理來測量小孔處流體流動的點速度（u點），在具體計

6、算時，各 物理量應(yīng)注意統(tǒng)一單位。h =點=AHcm動2 g點=J2 gAH =寸2 g （H H 1）cm/s（11）注：式中 g=918cm/s2將測壓管中的水位連成一線，稱為測壓管水頭線，反映勢能沿程的變化；將測速管中的 水位連成一線，稱為總水頭線，反映總能量沿程的變化。兩線的距離即為動壓頭。本實驗臺在有機玻璃實驗管道的關(guān)鍵部位處，設(shè)置測壓管及測速管，適當?shù)恼{(diào)節(jié)流量， 就可把總水頭線和測壓管水頭線繪制于測壓板上。實驗操作步驟熟悉實驗設(shè)備，分清哪些測管是普通測壓管，哪些是畢托管測速管，以及兩者功能 的區(qū)別。記錄各段管路的內(nèi)直徑及位置高度。接通水泵電機電源，打開開關(guān)供水，使高位水箱充水，待高位

7、水箱溢流，檢查實驗 管路入口調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后所有測壓管水面是否齊平。如不平則需查明故障原因（連通管受阻、 漏氣或夾氣泡等）并加以排除。如果連接橡皮管中有氣泡，可不斷用手擠握橡皮管，使氣泡 排出；如測速管測頭上掛有雜物，可轉(zhuǎn)動測頭使水流將雜物沖掉。高位水箱開始溢流后，調(diào)節(jié)實驗管道閥門，使測壓管、測速管中水面升至便于觀 測的高度，在測壓板上用粉筆畫出該流量時的水頭線，對照水頭線的變化規(guī)律觀察思考：1）斷面1上測點（1）、（2）測管水頭是否相同？為什么？2）斷面3和斷面4的測點（5）、（7）測速管水頭是否相同？為什么？3）總結(jié)下不同管徑動壓頭的變化規(guī)律；4）當流量增加或減少時測管水頭如何變化？5）總水頭

8、線在不同管徑段的下降坡度，即水力坡度的變化規(guī)律。調(diào)節(jié)實驗管路入口閥開度，改變流量，待流量穩(wěn)定后，測記各測壓管液面讀數(shù)。不改變閥門開度，利用秒表、盛水容器、量筒，測定一定時間內(nèi)管口流出水量， 并記錄所用時間和出水量（體積）數(shù)據(jù)，以測記實驗流量。調(diào)節(jié)實驗管路閥門開度，改變流量，便號測管液面接近標尺最高點，重復上述測 量。實驗過程中，注意高位水箱始終應(yīng)保持微小溢流。切斷水泵電機電源，收拾實驗臺，整理數(shù)據(jù)。實驗記錄與數(shù)據(jù)整理 TOC o 1-5 h z 均勻段（cm） D1=14擴管1段（cm） D2=1.9縮管段（cm） D3=08擴管2段（cm） D4= 26上管道段（cm） D5=1.4上管道軸

9、線高程（cm）z =17注：每個斷面上均有兩個測點，標“*”者為畢托管測點； 對應(yīng)的斷面內(nèi)徑見表1。1.實驗記錄表1實驗記錄表（基準面選在標尺的零點上）單位：cm斷面12345管徑cm1.41.41.90.81.9測點編號1*23*45*67*89*10實驗1實驗2斷面678910量水體積時間管徑cm2.62.61.41.41.4Vt測點編號11*1213*1415*1617*1819*20(cm3)(s)實驗1實驗2繪制上述成果中最大流量下的總水頭線E-E和測壓管水頭線PP。（總水頭線和測壓 管水頭線可以繪在圖3-3或圖3-4上）提示：PP線及EE線依表1各斷面畢托管及測壓管測點數(shù)據(jù)繪制；在等直徑管段EE與PP線平行。實驗數(shù)據(jù)整理表2動壓頭及流速斷面流量 (cm3/s)管徑d(cm)(cm2)動壓(cm)平均 流速 (cm/s)點速 度 (cm/s)動壓(cm)平均 流速 (cm/s)點速 度 (cm/s)12345678910圖3-3圖3