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1、水力学实验报告思考题答案C-）伯诺里方程实验《不可压缩流体恒定能量方程实验》1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡JP可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡八恒为正，即J〉0。这是因为水在流动过程屮，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。如图所示，测点5至测点7,管渐缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>Oo,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，人<0。而据能量方Ej=E2+hwl.2,‘A2为损失能量，是不可逆的，即恒有AivA2〉0,故£2恒小于£/，（£-£）线不可能回
2、升。（£-£）线下降的坡度越大，即./越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。2、流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？1）流量增加，测压管水头线（/VP）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头门2H=Z+-^-=E--任一断面起始的总水头£及管道过流断面面积A为定值时，Q772gA22增大，I就增大，则Z+f必减小。而且随流量的增加，阻力损失亦增大，管道任一过水7断而上的总水头£相应减小，故Z+1的减小更加显著。Z2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为S著。因为对于两个不同直径的相应过水断e2M22-e2/X,,e2M22式
3、中f为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，f接近于常数，又管道断面为定值，故2增大，亦增大，（尸线的起落变化更为显著。3、测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断而，测点岛差0.7cm,Wp=Z+f均为37.1cm（偶有毛细影7响相差0.1mm）,表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断而上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断而上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能呈方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方
4、程的II•算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。下述几点措施有利于避免喉管（测点7）处真空的形成：（1）减小流量，（2）增大喉管管径，（3）降低相关管线的安装高程，（4）改变水箱中的液位高度。显然（1）（2）（3）都有利于阻止喉管真空的出现，尤其（3）更具有工程实际意义。因为若管系落差不变，单单降低管线位罝往往就可以避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90度的弯管，后接水平段，将喉管高程将至基准高程0-0,比位能降至零，比压能p//得以增大（Z），从而可能避免
5、点7处的真空。至于措施（4）其增压效果是有条件的，现分析如下：当作用水头增大AA时，测点7断面上Z+£值可用能量方程求得。7取基准面及计算断面1、2、3如图所示，计算点选在管轴线上（以下水拄单位均为cm）。于是由断而1、2的能量方程（取汉2=汉3=1）有因/^_2可表示成hz,n十老+V222v3cl.2(1)此处么.2是管段1-2总水头损失系数，式屮么、么分别为进口和渐缩局部损失系数又由连续力*程有故式(1)可变为Z2+-^-=Z,+A/1Z<4cl.2(2)式中可由断面1、3能S方程求得，即Z,价z3+什崎(3)C,.3是管道阻力的总损失系数。由此得vl/2g=（Z,-Z3+
6、A/z）/（l+3）,代入式（2）有Z,+^=Z,+A/2-7c2Zj—7jy—A/z（Z2+p2//）随A/2递增还是递减，可由EI（Z2+p2//）/E）（A/2）加以判別。因a(z2+P2/，)=i(勾w2)4+(h.2(5)剩1+C-L3若i一[G/3A/2)4+^12j/(i+^13)〉o,则断面2上的(z+p//)随a/?同步递增。反之，则递减。文丘里实验为递减情况，可供空化管设计参考。因本实验仪4/尖=1.37/1，Z,=50,Z3二-10,而当A/z=0时，实验的(Z2+/?,//)=6,v22/25=33.19,vj/2g=9A2,将各值代入式(2)、(3),
7、可得该管道阻力系数分别为=1.5,[.13=5.37。再将其代入式(5)得=0.267>0取1.374+1.15-a(A/zj1+5.37表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高。但因e»(z2+p2//)/e)(AA)接近于零，故水箱水位的开高对提高喉管的压强(减小负压)效果不明显。变水头实验可I正明结论正确。5、毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管，称总压管。总压管液而的连
