伯努利方程實驗

1、 料推薦伯努利方程實驗一、目的和要求1、 熟悉流體流動中各種能量和壓頭的概念及其相互轉換關系，在此基礎上，掌握柏努利方程；2、 觀察流速變化的規(guī)律；3、觀察各項壓頭變化的規(guī)律。二、實驗原理1、流體在流動中具有三種機械能：位能、動能、靜壓能。當管路條件如管道位置高低、管徑大小等發(fā)生變化時，這三種機械能就會相應改變以及相互轉換。2、如圖所示，不可壓縮流體在導管中做穩(wěn)態(tài)流動，由界面1-1流入，經粗細不同或位置高低不同的管道，由截面 2-2流出：以 單位質量流體為基準，機械能衡算式為：z1gu12p1z2 gu22p2hf式22式中： ul、 u2一分別為液體管道上游的某截面和下游某截面處的流速，m

2、s；P1、 P2 一分別為流體在管道上游截面和下游截面處的壓強，Pa；zl 、 z2 一分別為流體在管道上游截面和下游截面中心至基準水平的垂直距離，m;一流體密度， Kg m3 ； g 一重力加速度，ms2；hf一流體兩截面之間消耗的能量，J Kg 。3、 hf 是流體在流動過程中損失的機械能，對于實際流體 ，由于存在內摩擦，流體在流動中總有一部分機械能隨摩擦和碰撞轉化為熱能損耗 （不能恢復），因此各截面上的機械能總和不相等，兩者之差就是流體在這兩截面之間流動時損失的機械能。4、對于 理想流體 （實際上并不存在真正的理想流體，而是一種假設，對解決工程實際問題有重要意義），不存在因摩擦而產生的機

3、械能損失，因此在管內穩(wěn)定流動 時，若無外加能量，得伯努利方程 ：u12p1z2 gu22p2式z1 g22表示 1kg 理想流體在各截面上所具有的總機械能相等，但各截面上每一種形式的機械能并不一定相等，各種形式的機械能可以相互轉換。式時伯努利方程的引伸，習慣上也稱為伯努利方程（工程伯努利方程）。5、流體靜止，此時得到靜力學方程式：1p1p2或1gh)式z gz2 g( P2P所以流體靜止狀態(tài)僅為流動狀態(tài)一種特殊形式。6、將式中每項除以g，可得以 單位重量流體為基準的機械能守恒方程：z1u12p1z2u22p2H f式2gg2gg1 料推薦N mm ），即以上幾種機械能均可用測壓管中的液柱高度

4、來表示，分別稱其中各項單位為 m（mkg2s為位壓頭、動壓頭、靜壓頭， Hf 為壓頭損失 。 m 雖是長度單位，但在這里卻反映了一定物理意義，表示單位重量流體所具有的機械能，可以把它自身從基準水平面升舉的高度。選好基準面，從各截面處已設置的測壓測管中讀出測管壓頭 zp 的值（位壓頭和靜壓頭之和） ；通過測量管g路的 流量（體積時間法） ，計算出各斷面的平均流速u 和動壓頭 u2的值，最后即可得到各斷面的 總壓頭 zpu22gg2g的值。三、實驗裝置見實驗室實際裝置四、實驗步驟1熟悉實驗設備，了解測壓管的布置情況；2打開調速器向水箱進水；溢流板使水箱水位恒定，孔板使水箱水面靜止；待水箱溢流，檢查

5、調節(jié)閥關閉后所有測壓管水面是否齊平。如不平則需查明故障原因（例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等）并加以排除，直至調平。3打開閥13，待測壓管的液面完全靜止后，觀察測量測壓管的液面高度，并記錄在表2；4調節(jié)閥13 的開度，待流量穩(wěn)定后，測量并記錄各測壓管液面的高度，同時備量筒、秒表，用體積時間法測流量，記錄此時的管道流量于表2；5改變流量1 次，重復上述測量。五、實驗結果記錄與分析1有關常數(shù)記入表1。表 1 常數(shù)記錄表格（表中原點指測量管路起始處）測點編號234612141618管徑 (cm)1.501.501.501.501.501.502.201.50距離原點的距離(cm)4.008.158.15

6、11.8028.8039.2047.2057.202 測量流量 Q 和 ( zp) 并記入表 2。g表 2實驗記錄表格(基準面選在標尺的零點上 )g測點編號測壓管讀數(shù) Z+P/ g( cm)測量流量 QQ 平均值 cm3/s234612141618體積 /ml時間 /s實1驗次數(shù)2備注：注意測點3 處所測壓頭為總壓頭；2點)零m 料推薦尺 m(標3 計算動壓頭和總壓頭，填入表3。表 3 動壓頭及總壓頭計算表格33管徑及截面積Q =(cm /s)Q2=/s)(cm1測點 管徑 d 截面積 A流速 u動壓頭靜壓頭 +位壓頭總壓頭流速 u靜壓頭 +位壓頭動壓頭總壓頭編號2(cm/s)2(cm)(cm

7、)(cm/s)(cm)2(cm)(cm)(cm )u /2g(cm)u /2g(cm)2346化1214變的壓1618六、結果分析及討論靜和壓總線1畫出本實驗裝置中各個管道測壓點的管布置情況。2以各個測點與原點的距離為橫坐標，沿以各流量下（包括 Q1 和 Q2）的總壓頭和測壓管所測壓頭為縱坐標，繪制壓頭線于圖 2 上（注意單位），并分析： 沿管長方向， 測壓管壓頭線和總壓頭線的變化趨勢有何不同？為什么？二3水箱水位恒定，流量增加，總壓頭和測壓管壓頭線發(fā)生哪些變化？簡要說明原因。圖4利用測點 6 和測點 12 處的測壓管讀數(shù)及總壓頭值，分析位置高低不同的管道測點處壓頭的變化；5利用測點 14 和測點 16 處的測壓管讀數(shù)及總壓頭值，分析管徑粗細不同的管道測點處壓頭的變化；63 號測壓管所測壓頭是什么壓頭？若忽略4 號測點與管路中心線間的距離差，能否通過 3 號測壓管與4 號測壓管讀數(shù)計算出該點處的動壓頭？與通過測流量計算出的動壓頭有何區(qū)別？為什么？7計算相鄰兩個測壓點之間的壓頭