恒定总流伯努利方程综合性实验

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1、恒定总流伯努利方程综合性实验一、实验目的和要求1.通过定性分析实验，提高对动水力学诸多水力现象的实验分析能力；2.通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证流体恒定总流的伯努利方程，掌握测压管水头线的实验测量技能与绘制方法；3.通过设计性实验，训练理论分析与实验研究相结合的科研能力。二、实验原理1．伯努利方程。在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面，在恒定流动时，可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的伯努利方程式(i=2,3…,n)取a1＝a2＝an…＝1，选好基准面，

2、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v及，从而可得到各断面测管水头和总水头。2．过流断面性质。均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，即在同一断面上，但在不同过流断面上的测压管水头不同，；急变流断面上。三、实验内容与方法1．定性分析实验(1)验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线。(2)观察不同流速下，某一断面上水力要素变化规律。(3)验证均匀流断面上，动水压强按静水压强规律分布。(4)观察沿流程总能坡线的变化规律。(5)观察测压管水头线的变化规

3、律。(6)利用测压管水头线判断管道沿程压力分布。2.定量分析实验——伯努利方程验证与测压管水头线测量分析实验实验方法与步骤：在恒定流条件下改变流量2次，其中一次阀门开度大到使号测管液面接近可读数范围的最低点，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管测点供演示用，不必测记读数）。实验数据处理与分析参考第五部分内容。四、数据处理及成果要求1．记录有关信息及实验常数实验设备名称：伯努利方程实验仪实验台号：__No.3___实验者：___________A1组7人_____实验日期：_

4、5月10日_均匀段d1=1.4´10-2m喉管段d2=1.0´10-2m扩管段d3=2.0´10-2m水箱液面高程Ñ0=47.29´10-2m上管道轴线高程Ñz=18.7´10-2m（基准面选在标尺的零点上）2．实验数据记录及计算结果表1管径记录表测点编号①*②③④⑤⑥*⑦⑧*⑨⑩****管径d/10-2m1.41.41.41.41.01.41.41.41.42.01.4两点间距l/10-2m4466413.561029.51616表2测压管水头hi，流量测记表（其中，单位10-2m，i为测点编号

5、）实验次数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计算数值表(1)流速水头管径d/10-2m211.63/(10-6m3/s)167.67/(10-6m3/s)A/10-4m2v/(10-2m/s)/10-2mA/10-4m2v/(10-2m/s)/1

6、0-2m1.401.539137.5119.6481.539108.94736846.0561.000.785269.59237.0820.785213.59323.2762.003.14267.3552.3153.14253.3641.453(2)总水头Hi（其中，单位10-2m，i为测点编号）实验次数H2H4H5H7H9H13H15H17H19/(10-6m3/s)146.7545.6544.9543.0829.6426.8417.8513.6111.64211.63249.9648.8647

7、.9636.0832.5630.2621.0619.5514.85167.673．成果要求(1)回答定性分析实验中的有关问题。(2)计算流速水头和总水头。见表3。(3)绘制上述成果中最大流量下的总水头线和测压管水头线。（轴向尺寸参见图5，总水头线和测压管水头线可以绘在图5上）。图5绘制测压管水头线坐标图图6.测压管水头线图7.总水头线五、分析思考题1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？答：测压管水头线沿程可升可降，线坡可正可负。而总水头线沿程只降不升，线坡恒为正，即J>0。这是因为

8、水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高。而据能量方程,为损失能量，是不可逆的，即恒有>0，故恒小于，总水头线不可能回升。总水头线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。但总水头线变化一直处于下降趋势，测压管水头为,而总水头为。测压管水头对应液体流动的总势能，总水头对应机械能，液