恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)

1、 恒定總流伯努利方程綜合性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 通過定性分析實(shí)驗(yàn)，提高對(duì)動(dòng)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(cè)量實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步掌握有壓管流中動(dòng)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(cè)壓管水頭線的實(shí)驗(yàn)測(cè)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。二、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(gè)過水?dāng)嗝?，在恒定流?dòng)時(shí)，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)取a1a2an1，選好基準(zhǔn)面，從已設(shè)置的各斷面的測(cè)壓管中讀出值，測(cè)出通過管路的流量，即可計(jì)算出斷面平均流速v及，從而可得到各斷面測(cè)管

2、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(dòng)壓強(qiáng)符合靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律，即在同一斷面上，但在不同過流斷面上的測(cè)壓管水頭不同，；急變流斷面上。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(cè)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(dòng)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(cè)壓管水頭線的變化規(guī)律。(6) 利用測(cè)壓管水頭線判斷管道沿程壓力分布。2. 定量分析實(shí)驗(yàn)伯努利方程驗(yàn)證與測(cè)壓管水頭線測(cè)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號(hào)測(cè)管液面接近可讀

3、數(shù)范圍的最低點(diǎn)，待流量穩(wěn)定后，測(cè)記各測(cè)壓管液面讀數(shù)，同時(shí)測(cè)記實(shí)驗(yàn)流量（畢托管測(cè)點(diǎn)供演示用，不必測(cè)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(tái)號(hào)：_No.3_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Ñ0= 47.29 ´10-2m 上管道軸線高程Ñz= 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

4、結(jié)果表1 管徑記錄表測(cè)點(diǎn)編號(hào)*管徑d /10-2m1.41.41.41.41.01.41.41.41.42.01.4兩點(diǎn)間距l(xiāng)/10-2m4466413.561029.51616表2 測(cè)壓管水頭hi，流量測(cè)記表（其中，單位10-2m，i為測(cè)點(diǎn)編號(hào)）實(shí)驗(yàn)次數(shù)h2h3h4h5h7h9h10h11h13h15h17h19qV/(10-6m3/s)137.137.136.035.36.02023.115.817.28.211.32211.63243.943.942.841.912.826.529.922.624.21518.18.8167.67表3 計(jì)算數(shù)值表(1) 流速水頭管徑d/10-2m211.

5、63/(10-6m3/s)167.67/(10-6m3/s)A/10-4m2v/(10-2m/s)/10-2mA/10-4m2v/(10-2m/s)/10-2m1.401.539137.5119.6481.539108.94736846.0561.000.785269.59237.0820.785213.59323.2762.003.14267.3552.3153.14253.3641.453(2) 總水頭Hi （其中，單位10-2m，i為測(cè)點(diǎn)編號(hào)）實(shí)驗(yàn)次數(shù)H2H4H5H7H9H13H15H17H19/(10-6m3/s)146.7545.6544.9543.0829.6426.8417.85

6、13.6111.64211.63249.9648.8647.9636.0832.5630.2621.0619.5514.85167.673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線和測(cè)壓管水頭線。（軸向尺寸參見圖5，總水頭線和測(cè)壓管水頭線可以繪在圖5上）。圖5 繪制測(cè)壓管水頭線坐標(biāo)圖 圖6.測(cè)壓管水頭線 圖7.總水頭線 五、分析思考題1測(cè)壓管水頭線和總水頭線的變化趨勢(shì)有何不同？為什么？答：測(cè)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J>0。這是因?yàn)樗诹鲃?dòng)過程中，依據(jù)一定

7、邊界條件，動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)換。測(cè)點(diǎn)5至測(cè)點(diǎn)7，管收縮，部分勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，測(cè)壓管水頭線降低。測(cè)點(diǎn)7至測(cè)點(diǎn)9，管漸擴(kuò)，部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，測(cè)壓管水頭線升高。而據(jù)能量方程, 為損失能量，是不可逆的，即恒有>0，故恒小于，總水頭線不可能回升?？偹^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(shì)，測(cè)壓管水頭為,而總水頭為。測(cè)壓管水頭對(duì)應(yīng)液體流動(dòng)的總勢(shì)能，總水頭對(duì)應(yīng)機(jī)械能，液體是從總機(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(cè)壓管水頭線有何變化？為什么？答：（1）流量增加，測(cè)壓管水頭線

8、總降落趨勢(shì)更顯著。這是因?yàn)闇y(cè)壓管水頭，任一斷面起始時(shí)的總水頭及管道過流斷面面積為定值時(shí)，增大，就增大，則必減小。而且隨流量的增加阻力損失亦增大，管道任一過水?dāng)嗝嫔系目偹^E相應(yīng)減小，故的減小更加顯著。（2）測(cè)壓管水頭線的起落變化更為顯著。因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)不同直徑的相應(yīng)過水?dāng)嗝?管中水流流速過快時(shí)為紊流，兩個(gè)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(cè)壓管水頭線的起落變化就更為顯著。3由畢托管測(cè)量的總水頭線與按實(shí)測(cè)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。答：與畢托管相連通的測(cè)壓管有1、6、8、12、14、16和18管，稱總壓管?？倝汗芤好娴倪B續(xù)即為畢托管測(cè)量顯示

9、的總水頭線，其中包含點(diǎn)流速水頭。而實(shí)際測(cè)繪的總水頭是以實(shí)測(cè)的值加斷面平均流速水頭繪制的。據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料，對(duì)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(cè)量顯示的總水頭線，一般比實(shí)際測(cè)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(shí)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