不可压缩流体恒定流能量方程.doc

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1、（二）不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验及问题分析一、实验目的要求1．验证流体恒定总流的能量方程；2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。二、实验装置本实验的装置如图2.1所示。图2—1自循环伯诺里方程实验装置图1.自循环供水器；2.实验台；3.可控硅无级调速器；4.溢流板；5.稳水孔板；6.恒压水箱；7.测压计；8.滑动测量尺；9.测压管；10.实验管道；11.测压点；12.毕托管；13.流量调节阀；说明本仪器侧压管有两种：1．毕业托管测压管（表2.1中标*的测压管），用以

2、测读毕托管探头对准点的总水头，须注意一般情况下与断面总水头不同（因一般），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2．普通测压管（表2.1未标*者），用以定量量测测压管水头。实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子称另备）或电测法测量（以下实验类同）。三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2，3，……，n）取，，选好基准面，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及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。四、实验方法与步骤1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普

3、通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。3．打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少少测管水头如何变化？4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度

4、大到使19号测管液面接近标尺零点。五、实验成果及要求1．记录有关常数实验装置台号均匀段缩管段扩管段水箱液面高程上管道轴线高程表2.1管径记录表测点编号1*23456*78*9101112*1314*1516*1718*19管径两点间距4466413.5610291616注：（1）测点6、7所在断面内径为，测点16、17为，余均为。（2）标“*”者为毕托管测点（测点编号见图2.2）。（3）测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。2．测量并记入表2.2。表2.2测记数值表（基准面选在标尺的零点上）单位：测点编号234579101113151

5、719实验次序1233．计算流速水头和总水头。4．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线P-P（轴向尺寸参见图2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上）。提示：1．P-P线依表2.2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用；2．E-E线依表2.3（2）数据绘制，其中测点10、11数据不用；3．在等直径管段E-E与P-P线平行图2—2六、成果分析及讨论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J恒 为 正 ，即J>

6、0。这 是 因 为 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，Jp>0。 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 ，JP<0。而 据 能 量 方 程E1=E2+hw1-2, hw1-2为 损 失 能 量 ，是 不 可 逆 的 ，即 恒 有 hw1-2>0，故 E2恒 小 于E1，（E-E）线 不 可 能 回 升。(E-E) 线 下 降 的 坡 度 越 大 

7、，即J越 大 ，表 明 单 位 流 程 上 的 水 头 损 失 越 大 ，如 图2.3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？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？☆4．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