重大流体力学实验 2(不可压缩流体恒定流动的能量方程)
不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利)实验
不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利)实验
伯努利方程是描述不可压缩流体恒定流动过程中能量守恒的方程。
伯努利方程的数学表达式为：
P + 1/2ρv^2 + ρgh = constant
其中，P为流体的静压力，ρ为流体的密度，v为流体的流速，g为重力加速度，h为流体的高度。
这个方程说明了，如果不
可压缩流体在一段管道中沿一定方向流动，其沿途的总能量相同，即静压力、动压力和位能之和不变。
为了验证伯努利方程的可靠性，可以进行以下实验：
实验材料：
- 一条直径较小的降压管
- 一个水箱
- 测压计
- 尺子
- 水
实验步骤：
1. 将降压管的一个端口插入水箱底部，另外一个端口向上，调整好降压管的位置使其与水箱水平。
2. 在降压管的高度处放置测压计，测量降压管水柱的压力。
3. 打开水箱的水龙头，让水自由流入降压管。
观察水流的流速和降压管压力的变化。
4. 重复实验3，但这次在降压管进口处用尺子测量水的流速。
并且将降压管移至不同高度，重复实验3。
实验结果：
实验结果应该证实伯努利方程的成立性，即随着流速增加，静压力降低。
除非有能量损失，沿途的总能量相同。
通过实验结果可以验证伯努利方程。
工程流体力学实验
1.40
0
3.500
7.500
3.500
11.000
6.100
19
1.40
0
3.500
6.208
3.500
9.708
0.000
1.292
毕托管测速计算表
编号
6
8
12
14
16
18
备注
测速管读数
44.75
23.9
22.5
14.7
12
11
测压管读数
14.7
15.05
11.85
6.9
9.6
3.5
点流速u（cm/s）
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。
8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程 =47.60cm直径
实验装置图：
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位：cm
测点
管径d
位置水头Z
压强水头p/γ
流速水头
测压管水头z+ p/γ
总水头H
测压管水头差△(z+ p/γ)
水头损失h=-=
如果自由表面压强p0与当地大气压pa压强相等时，液体内任一点相对压强可表示为：
式中：h为液体自由表面下任一点液体深度。
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告（共8篇）
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告(共8篇)不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利)实验不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺里方程）实验实验人：徐俊卿、郑仁春、韩超、刘强一、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1.1所示。
图1.1 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.实验流量调节阀。
说明：本仪器测压管有两种：1、毕托管测压管（表1.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头H?(?Z?p?)H(?Z??)2g，须注意一般情况下H?与断面总水头?2g不同（因一般u2p?2u??），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) Z1?p1a112g2Zipiai?i2g2hw1iZ?p取a1?a2??an?1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通2过管路的流量，即可计算出断面平均流速?及2g，从而即可得到各断面测压管水头和总水头。
四、实验方法与步骤1、熟悉实验设备，分清哪些测压管是普通测压管，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。
流体力学实验-伯努利方程
(一)不可压缩流体定常流能量方程(伯努利方程)实验一、实验目的要求：1、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技术；2、验证流体定常流的能量方程；3、通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性。
自循环伯努利方程实验装置图本实验的装置如图所示，图中：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.实验流量调节阀。
56三、实验原理：在实验管路中沿水流方向取n 个过水截面。
可以列出进口截面(1)至截面(i)的能量方程式（i=2,3,.....,，n)W i hg g p Z g g p Z i i i -+++=++12222111νρνρ选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出g p Z ρ+值,测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤：1、熟悉实验设备，分清各测压管与各测压点，毕托管测点的对应关系。
2、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流后，检查泄水阀关闭时所有测压管水面是否齐平，若不平则进行排气调平(开关几次）。
3、打开阀13，观察测压管水头线和总水头线的变化趋势及位置水头、压强水头之间的相互关系，观察当流量增加或减少时测压管水头的变化情况。
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(与毕托管相连通的是演示用，不必测记读数)。
5、再调节阀13开度1～2次，其中一次阀门开度大到使液面降到标尺最低点为限，按第4步重复测量。
五、实验结果及要求：1、把有关常数记入表2.1。
2、量测(g pZ ρ+)并记入表2.2。
3、计算流速水头和总水头。
4、绘制上述结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2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上)。
不可压缩流体恒定流能量方程实验测点12、13
不可压缩流体恒定流能量方程实验测点12、13 不可压缩流体恒定流能量方程实验测点12、13实验测点12和13是针对不可压缩流体的恒定流能量方程的实验测点。
不可压缩流体是指流体在流动过程中密度基本保持不变的流体。
恒定流则是指流体在流动过程中各个物理量保持不变的情况。
能量方程是描述流体流动过程中能量转换和传递的方程。
对于不可压缩流体的恒定流，能量方程可以简化为如下形式：P + 0.5ρv^2 + ρgh = constant其中，P表示流体的压力，ρ表示流体的密度，v表示流体的速度，g 表示重力加速度，h表示流体的高度。
实验测点12和13的目的是通过实验来验证不可压缩流体的恒定流能量方程。
在实验中，可以通过测量流体在不同位置的压力、速度和高度等参数，来验证实验测点12和13上的能量方程是否成立。
实验测点12和13的实验步骤可以如下：1. 准备实验设备：包括流体流动装置、压力传感器、速度测量仪器和高度测量仪器等。
2. 设置实验测点12和13：选择合适的位置作为实验测点12和13，确保测点位置稳定和准确。
3. 测量参数：使用压力传感器测量实验测点12和13上的压力，使用速度测量仪器测量实验测点12和13上的速度，使用高度测量仪器测量实验测点12和13上的高度。
4. 记录数据：记录实验测点12和13上的压力、速度和高度等数据。
5. 分析数据：根据实验数据计算实验测点12和13上的能量值，并比较实验测点12和13上的能量值是否相等，以验证能量方程的成立性。
6. 结论和讨论：根据实验结果得出结论，并讨论实验测点12和13上能量方程的适用性和误差来源等。
通过实验测点12和13的实验，可以验证不可压缩流体的恒定流能量方程的成立性，为进一步的流体力学研究和应用提供实验依据。
不可压缩流体恒定流动动量方程
四﹑实验步骤 ① 熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用于性能，记录相关常数。 ② 启动供水系统，打开调速器开关，水泵启动 1~3min 后，关闭 2~3s，以利用回水排除离心式水泵内滞 留的空气。 ③ 调整测压管位置。待恒压水箱水稳定后松开测压管固定螺钉，调整方位。要求测压管垂直，螺钉对准
十字中心，活塞转动轻快，然后拧紧螺钉固定好。.
⑥ 改变作用水头，重复试验。逐次打开不同高度上的水位调节阀，在相应高度上溢流以改变管嘴的作用 水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按步骤③~⑤重复进实验。
⑦ 验证ν ≠0 对水平作用力 Rx 的影响。取下平板活塞，使水流水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反
射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管中水深 hc 和嘴管作用水头 Ho。
实验完成后关闭电源，将仪器恢复到实验前状态。
五、实验过程原始 记录(数据、图表、计算等) （1）记录仪器编号及有关参数、常数 仪器编号：
管嘴内径：d= 1.205 cm，活塞 D2 = 2.000 cm 。
（2）实验记录与计算表 实验记录与计算表 1-1 表 1-1
单位：cm
序 体积 号
V / cm3
Q A 2gH0
v 2gH 0
式中，μ 为流量系数，
1
，也可以采用实际流量与理论流量的比值求出，即
1
l d
Q
，对于圆柱形外管嘴完散收缩时，可取μ =0.82
A 2gH0
三、使用仪器、材 料 动量方程试验仪由：⒈自循环供水器（循环水泵） ⒉恒压水箱 ⒊溢流板 ⒋稳水孔板 ⒌水位调节板
⒍管嘴 ⒎带活塞和翼片的抗冲平板 ⒏测压管 ⒐可控硅无级调速器 ⒑接水盒 ⒒回水管等组成。
变流断面上动压强服从于静压强的分布规律。因此作用在计算断面的压力便可按静力学方法得到。 ③1—1 和 2—2 断面的流量相等，即没有流量的分出或汇入。 在使用动量方程时，通常需要配 合连续方程和能量方 程。本实验中，流体通 过一管嘴射出冲击墙 面，因此
流体力学与水泵实验指示书
目录1．流体静力学实验与量测仪器2．均匀流与非均匀流的压强分布规律及不可压缩流体恒定流下的能量方程与文丘里实验3．不可压缩流体恒定流动动量方程与孔口、管嘴出流实验4．沿程水头损失与局部水头损失实验5．演示实验1）雷诺实验与紊流机理、流动阻力演示实验2）堰流与水面曲线实验6．文丘里流量计实验与孔口、管嘴出流实验1． 流体静力学实验与测量仪器一、实验目的与意义1. 验证静力学的基本方程2. 学会使用测压管与差压计的量测技能3. 理解绝对压强与相对压强及毛细管现象4. 灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测二、实验要求与测试内容1. 熟练并能准确进行测压管的读数2. 控制与测定液面的绝对压强或相对压强3. 分析测定介质容重4. 终验证静力学基本方程5. 由等压面原理分析压差值三、实验原理1.重力作用下不可压缩流体静力学基本方程c pz =+γ2.静压强分布规律： h p p γ+=0 式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p 0——水箱中液面压强；γ——液体容重；h ——被测点在液体中的淹没深度。
3.等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。
四、实验仪器与元件实验仪器：测压管、U型测压管、差压计仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯流体介质：水、油、气实验装置如图：实验过程中基本操作步骤如下：1.熟悉实验装置各部分的功能与作用；2.打开通气阀，保持液面与大气相通。
观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；3.液面增压。
关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p0；4.液面减压。
关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p0。
六、实验成果实验测定与计算值如下内容：p 0=0，a 、b 、c 各测压管与U 型测压管液面标高∇、压强水头γp、测压管水头γpz +；p 0>0，a 、b 、c 各测压管与U 型测压管液面标高∇、压强水头γp、测压管水头γpz +；p 0<0，a 、b 、c 各测压管与U 型测压管液面标高∇、压强水头γp、测压管水头γpz +；填入见下表1、2。
不可压缩流体恒定流动的动量方程实验
管嘴作用水头
1
2
3
六、实验结果及分析
４．测读水位：标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hｃ值。
５．测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪测流量时，则须在仪器量程范围内。均需重复测三次再取均值。
６．改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按３－５步骤重复进行实验。
７．验证V2≠０对Ｆｘ的影响：取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深ｈc´和管嘴作用水头Ｈ０。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
(1)记录有关参数，常数。
管嘴内径 ，活塞直径
(2)填表计算。
序号
体积
时间
流量
活塞作用水头
射流流速
3、验证不可压缩流体恒定流动的能量方程。
二、实验原理
恒定总流动量方程为
取脱离体，因滑动摩擦阻力水平分离 ，可忽略不计，故x方向的动量方程化为
即
式中: ——作用在活塞形心处的水深；D——活塞的直径；Q——射流流量； ——射流的速度； ——动量修正系数。
Q=φεΑ =μA
μ=Q/A
三、使用仪器、材料
动量方程实验仪由自循环供水器（循环水泵）、恒压水箱、溢流板、稳水孔坝、水位调节板、管嘴、带活塞和翼片的抗冲平板、测压管、可控硅无极调速器、接水盒、回水管等
《流体力学与水泵实验》实验报告
开课实验室：重庆大学第二实验楼流体力学实验室年月日
学院
城环学院
年级、专业、班
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告1. 引言嘿，大家好！今天咱们来聊聊不可压缩流体和那些神奇的能量方程，简直就是物理界的黑科技！流体动力学听起来有点高大上，但别担心，今天咱们就用轻松的方式，把这些晦涩的概念变得简单易懂。
想象一下，你在河边钓鱼，水流缓缓而过，你的钓竿在阳光下闪闪发光。
这些看似平常的场景，背后其实都藏着流体力学的秘密哦！1.1 不可压缩流体的基本概念先说说不可压缩流体，顾名思义，它就是那种在流动过程中体积不变的流体。
就好比你把一瓶水摇晃，无论怎么摇，它的体积都不会因为摇动而变小。
简单来说，水、油这类液体就是不可压缩流体的代表。
而气体就不太一样了，像风吹过树叶，它们可是随时在“瘦身”的。
1.2 恒定流动的特性接下来咱们聊聊恒定流动。
恒定流动就像是你早上出门时总是那条熟悉的路，路上车流、速度都差不多，不会忽大忽小。
换句话说，流体在某个截面上的流速和其他性质在时间上保持不变。
这种稳定的状态让我们能用比较简单的方程来描述流动的行为，真是太贴心了！2. 能量方程的基本框架那么，能量方程又是什么呢？别着急，想象一下，你在过山车上，随着轨道的起伏，重力势能和动能在不断转换。
能量方程就像是一张地图，告诉我们在流动过程中这些能量如何变换，特别是在不可压缩流体中。
这种方程帮助我们理解流体的运动，真是一笔划算的投资啊！2.1 重要的方程在流体力学中，有个非常有名的方程叫做伯努利方程。
简单来说，它就是在某个流体流动的路径上，能量总是守恒的。
想象一下你在滑雪，滑到平坦的地方时速度减慢，但你依然能继续滑行。
伯努利方程就是在说，无论你的速度快慢，总有一股神奇的力量在支撑着你。
2.2 实验设置好啦，接下来我们来聊聊实验的设置。
这一部分可是关键。
我们搭建了一个简单的实验装置，使用透明管子模拟流体流动。
管子里流淌着水，咱们用压力计、流速计等设备来测量各种参数。
就像是化学实验室里的小白鼠，我们一边观察水流的变化，一边记录数据。
3 不可压缩流体恒定流动量定律实验
不可压缩流体恒定流动量定律实验一、实验目的要求：１．验证不可压缩流体恒定流的动量方程；２．通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素间相关性的分析研究，进一步掌握流体动力学的动量守恒定理；３．了解活塞式动量定律实验仪原理、构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。
动量定律实验装置图1. 自循环供水器2. 实验台3. 可控硅无级调速器4. 水位调节阀5. 恒压水箱6. 管嘴7.集水箱8. 带活塞的测压管9. 带活塞和翼片的抗冲平板10. 上回水管二、实验原理恒定总流动量方程为取脱离体，因滑动摩擦阻力水平分离，可忽略不计，故x方向的动量方程化为即式中:——作用在活塞形心处的水深；D——活塞的直径；Q——射流流量；——射流的速度；——动量修正系数。
实验中，在平衡状态下，只要测得Q流量和活塞形心水深，由给定的管嘴直径d和活塞直径D，代入上式，便可验证动量方程，并率定射流的动量修正系数值。
其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的园心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞园心处的水深。
三、实验方法与步骤１．准备：熟悉实验装置各部分名称、结构特征、作用性能，记录有关常数。
２．开启水泵：打开调速器开关，水泵启动２～３分钟后，关闭２～３秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。
３．调整测压管位置：待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直、螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。
然后旋转螺丝固定好。
４．测读水位：标尺的零点已固定在活塞园心的高程上。
当测压管内液面稳定后，记下测压管内液面的标尺读数，即hｃ值。
５．测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪测流量时，则须在仪器量程范围内。
均需重复测三次再取均值。
６．改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。
调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按３－５步骤重复进行实验。
７．验证2x≠０对Ｆｘ的影响：取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深ｈc´和管嘴作用水头Ｈ０。
不可压缩流体恒定流动量定律实验
不可压缩流体恒定流动量定律实验
不可压缩流体恒定流动量定律实验是一种基础的流体力学实验，旨在
验证不可压缩流体在管道中恒定流动时，流量与管道截面积和流速的关系。
该实验通常使用流量计和压力计等仪器进行测量。
实验步骤如下：1.准备
实验装置：将一段直径较小的管道安装在水槽中，管道两端分别连接流量
计和压力计。
2.调整流量计和压力计：根据实验要求，调整流量计和压力
计的灵敏度和量程，以便能够准确测量流量和压力。
3.开始实验：将水泵
启动，使水流通过管道，同时记录流量计和压力计的读数。
4.改变管道截
面积：通过更换不同直径的管道或调整管道的阀门，改变管道截面积，记
录流量计和压力计的读数。
5.分析实验结果：根据实验数据，绘制流量与
管道截面积和流速的关系图，验证不可压缩流体恒定流动量定律。
通过该
实验，可以深入理解不可压缩流体的流动规律，为后续的流体力学研究和
应用提供基础支持。
流体力学能量方程实验报告
流体力学能量方程实验报告流体力学能量方程实验报告：1.实验背景：流体力学能量方程是研究流体静力学和流体动力学的重要概念之一。
在流体力学中，能量是流体的重要属性，涉及到流体的各种物理特性和运动规律的研究。
因此，开展流体力学能量方程的实验，对于加深对流体力学理论的理解具有重要意义。
2.实验目的：本实验旨在通过对流体的能量方程的观测和测量，研究流体的能量变化与流体速度和压力的关系，并探究流体动力学中的基本特性和动态规律。
3.实验过程及结果：在实验过程中，我们通过使用流量计、压力计、热量计等工具，对流体的速度、流量、压力和温度等进行测量，并观察流体在管道中的流动特性。
通过实验的数据分析和处理，我们得到了以下一些重要的实验结果：(1) 流体的速度与压力之间存在直接的关系，速度越大，压力越小；(2) 流体的流量与管道内壁面的摩擦和管道截面积大小有关，流量越大，管道壁面的摩擦越大； (3) 流体的温度和压力也是密切相关的，流体在管道中的温度和压力在变化的过程中，能量也随之发生明显的变化。
4.实验结论：流体力学能量方程是流体力学领域中重要的基本概念之一，通过实验测量和数据分析，我们可以更加深入地了解流体的运动规律和性质，并进一步探究流体动力学中的各种特性和规律。
流体力学能量方程实验对于深化流体力学的基础理论和技术应用具有重要的推动作用，有助于进一步提高流体力学研究的水平和实验能力。
5.实验误差及改进措施：在实验中，由于流体本身的特性和实验条件的限制，可能会导致一些误差和不确定性。
例如，在测量流体速度和压力时可能存在实验仪器的误差以及管道内流体的湍流现象等。
为了减小这些误差，我们可以使用更高精度的仪器、采用稳定实验环境、增加实验次数和平均值方法等措施来提高实验结果的可靠性和精度。
6.实验启示：本实验不仅深化了我们对流体力学能量方程的理解和认识，还使我们掌握了一定的实验技能和科学实验方法。
此外，实验还启示我们在学习和研究各种科学理论和技术的过程中，应注重理论与实践相结合，采用全面、严谨的科学实验方法，加强团队合作和交流学习，共同推进科学研究和学术进步。
不可压缩流体恒定流.
雷诺实验
实验目的
观察层流和紊流的流动特征及其
转变情况，以加深对层流、紊流 形态的感性认识。 通过对颜色水在管中的不同状态 的分析，加深对管流不同流态的 了解。学习古典流体力学中应用 无量纲参数进行实验研究的方法， 并了解其实用意义。
实验原理
同一种流体在同一管道中流 动，当流速不同时，流体可 有两种不同的流态。当流速 较小时，管中水流的全部质 点以平行而不相互混杂的方 式分层流动，为层流；当流 速较大时，管中水流各质点 间发生互相混杂的运动，为
实 验 步 骤（二）
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）当流量增加或减少时测管水头如 何变化？
实 验 步 骤（三）
调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测
取
值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速 即可得到各断面测管水头和总水头。 1 2 … n＝ 1
Z p
Z1 Zi hw1i ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 2g 2g
及
p1
1v12
pi
i vi2
，从而
v
v2
2g
实 验 原 理（三）
1
2
实验原理（三）
突然缩小（采用四点法计算）
p4
h js [(Z 4
)
v42
2g
h f 4 B ] [( Z5
p5
)
v52
2g
h fB5 ]
实测
能量方程(伯努利方程)实验
不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程）实验一、实验背景1726年，伯努利通过无数次实验，发现了“边界层表面效应”：流体速度加快时,物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。
为纪念他的贡献，这一发现被称为“伯努利效应”。
伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体,是流体作稳定流动时的基本现象之一，反映出流体的压强与流速的关系，即在水流或气流里，如果速度大，压强就小，如果速度小，压强就大。
1738年，在他的最重要的著作《流体动力学》中，伯努利将这一理论公式化，提出了流体动力学的基本方程，后人称之为“伯努利方程”。
书中还介绍了著名的伯努利实验、伯努利原理，用能量守恒定律解决了流体的流动问题，这对流体力学的发展，起到了至关重要的推动作用。
伯努利简介丹尼尔伯努利（Daniel Bernouli,1700～1782），瑞士物理学家、数学家、医学家，被称为“流体力学之父”。
1700年2月8日生于荷兰格罗宁根，1782年3月17日逝世于巴塞尔。
他是伯努利这个数学家族（4代10人）中最杰出的代表，16岁时就在巴塞尔大学攻读哲学与逻辑，后获得哲学硕士学位。
17～20岁时，违背家长要他经商的愿望，坚持学医，并于1721年获医学硕士学位，成为外科名医并担任过解剖学教授。
他在父兄熏陶下最后仍转到数理科学。
伯努利在25岁时应聘为圣彼得堡科学院的数学院士，8年后回到瑞士的巴塞尔，先任解剖学教授，后任动力学教授，1750年成为物理学成教授。
他还于1747年当选为柏林科学院院士，1748年当选为巴黎科学院院士，1750年当选英国皇家学会会员。
在1725～1749年间，伯努利曾十次荣获法国科学院的年度奖。
除流体动力学这一主要领域外，丹尼尔·伯努利的研究领域极为广泛，他的工作几乎对当时的数学和物理学的研究前沿的问题都有所涉及。
他最出色的工作是将微积分、微分方程应用到物理学，研究流体问题、物体振动和摆动问题，因此他被推崇为数学物理方法的奠基人．二、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，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。
能量方程
使用器材：
1.恒压水箱、溢流板
2.稳水孔板
3.可控硅无极调速器
4.实验管道（包括三种管径管道。文丘里管、直角弯管、突阔突缩管和阀门）
5.流量调节阀
6.接水盒
7.回水管
8.测压计等
四、实验步骤
1.熟悉实验仪器，分清普通测验管和测速管及两者功能上的区别。
2.打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢满，排净试验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不齐平需查明原因并排出气体。
5.毕托管的测定的流速是否准确？原因何在？
答：
不可压缩流体恒定流动的能量方程实验》实验报告
开课实验室：重庆大学第二实验楼A栋流体力学实验室年月日
学院
年级、专业、班
姓名
成绩
课程
名称
流体力学实验
实验项目
名称
不可压缩流体恒定流动的能量方程实验
指导教师
江岸
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1.掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特点。
2.验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换。
速度水头
/2g
(cm)
测压管水头 =Z+P/γ
(cm)
总水头
H= + /2g
(cm)
测压管水头差 （cm）
水头损失
(cm)
12Biblioteka 3456
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
毕托管测速计算表
毕托管测点编号
6
8
12
不可压缩流体
3、过流断面
垂直于流束的断面，称为流束 的过流断面。
处处垂直于总流中全部流线的 断面，是总流的过流断面。
以后如不加说明，所说断面均 指过流断面。
4、过流断面流速分布
拉格朗日法表示流体质点的 速度
二、欧拉法
特点
以固定空间点为研究 对象，描述各瞬时物理量 在空间的分布来研究流体 运动的方法。
欧拉变量
变量 （x 、 y 、 z 、 t ）称为欧拉变量。
本书以下的流动描 述均采用欧拉法！
第二节 恒定流动和 非恒定流动
非恒定流动
运动不平衡的流动，在流场中各点 流速随时间变化，各点压强，粘性力和 惯性力也随着速度的变化而变化。
例 3 一3
第六节 恒定元流能量方程
研究对象：
不可压缩无粘性流体恒定流动
一、元流能量方程的推证
外力（压力）作功等于流段机械能量增加
压力作功为： (a)
动能增量为：
(b) 位能增量为：
(c)
理想不可压缩流体恒定流元流能量方程(伯努利方程）:
二、恒定元流能量方程本身及
其各项含义
断面对于选定基准面的高度，水力 学
例 3 一5
例3一6
尽管E 、 D 两点和 A 点在同 一水平面上，它 们的压强不等于 A 点压强。
流体静力关 系，只存在于每 一个渐变流断面 上，而不能推广 到不在同一过流 断面的空间。
二、弯曲段断面的压强分布
思考题
拿两张薄纸，平行提在手中，当用嘴顺纸间缝 隙吹气时，问薄纸是不动、靠拢、还是张开？ 为什么？
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《流体力学》实验报告
开课实验室： DA126 2011 年 4月 18 日 学院 年级、专业、班
姓名 成绩 课程 名称 流体力学实验
实验项目 名 称
不可压缩流体恒定流动的能量方程实验
指导教师
教师评语
教师签名：
年 月 日
一、实验目的
1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特点；
2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换；
3、学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头；
4、理解毕托管测速原理。
二、实验原理
流线为平行线的流动为均匀流，流线不平行的流动为非均匀流。
对于恒定均匀流，元流上流体流速沿程不产生
变化，无加速度产生。
非均匀流相反，元流上流通流速不断变化，有加速度产生，由此引起的惯性力不容忽略。
根据流线变化是否强烈，非均匀流又分为急变流与突变流，近似平行时，称渐变流；流线变化剧烈时称急变流。
均匀流、非均匀流上的压强分布规律各自不同。
由于渐变流流线变化较缓并近似平行，通常近似按均匀流处理。
均匀流、渐变流同一断面的压强分布规律满足如下的计算公式：z + p /ρg=c 但是非均匀流同一断面的压强不满足此式，也不能用能量方程求解，它根据流线弯曲方向不同而不同。
当其惯性力与重力出现叠加时压强增大，这种情况出现在流体流动的凹岸；当惯性力与重力出现削减时压强减少，它出现再流体流动的凸岸，因此，凹岸压强大，凸岸压强小。
实际流体在流动过程中除遵循质量守恒原理外，必须遵循动量定理，质量守恒原理在一维总流中的应用为总流的连续性方程，动能定理在一维总流中的应用为能量方程。
如下所示221121
A v A v Q Q ===
2122222211112//2//-+++=++w h g v a g p z g v a g p z ρρ 实际流体中，总水头线始终
沿程降低，实验中可以从测速管的液面相对于基准面的高度读出。
测压管水头等于总水头减其流速水头。
Z+p/ρg=H-a 2
v /2g,断面平均流速用总水头减去该断面的测压管水头得到：av 2
/2g=H-(z+p/ρg).
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。
检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。
3、全开流量调节阀，使测压管19液面尽可能接近标尺零点，待流动稳定后记录测压管与测速管液面读数，同步定时测量时段流出水体的体积，并计算流量2至3次取平均。
4、逐级调剂流量调节阀的开度，调节流量，待流动稳定后，测读测压管与测速管页面读数，按与步骤3相同的方法同步测量流量。
改变流量调节阀的开度，测取3组不同的流量，计入表。
5、实验完毕后，先关闭流量调节阀，检查所有的测压管页面是否齐平，若不表明实验有故障，应排除故障重新实验。
确认无误后关闭电源，将仪器回复到实验前状态。
6、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值。
7、分析计算各断面的流速水头、测压管水头与总水头，从而计算沿程水头损失与局部水头损失，并比较突然扩大与突然缩小的测压管水头及其水头损失。
8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程0∇=47.60cm 直径
cm d 37.11= cm d 00.12= cm d 00.23=
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位：cm
测点管径d 位置水头
Z 压强水头
p/γ
流速水头
v2/2g
测压管水
头z+ p/
γ
总水头H 测压管水
头差△
(z+ p/
γ)
水头损失
h w=-
H
∆=
2
1
H
H-
1 1.37 20.00 20.44 6.86 40.44 47.30
2 1.37 20.50 15.70 6.86 36.20 43.06 11.40 4.66
3 1.37 20.00 16.40 6.86 36.40 43.26 -0.20 -0.02
4 1.37 20.00 15.50 6.86 35.50 42.36 0.90 0.90
5 1.37 20.00 14.20 6.8
6 34.20 41.06 1.30 1.30
6 1.00 20.00 12.92 12.88 32.92 45.80 7.52 1.50
7 1.00 20.00 -14.0 12.88 6.00 18.88 28.20 22.18
8 1.37 20.00 13.04 6.86 23.04 29.90 9.88 15.90
9 1.37 20.00 14.40 6.86 24.40 31.26 -8.40 -12.38
10 1.37 20.00 15.00 6.86 25.00 31.86
11 1.37 10.00 2.90 6.86 12.90 19.76
12 1.37 10.00 9.94 6.86 19.94 26.80 4.10 3.10
13 1.37 0.00 16.50 6.86 16.50 23.36 -3.60 -4.60
14 1.37 0.00 12.74 6.86 12.74 19.60 0.16 7.20
15 1.37 0.00 9.80 6.86 9.80 16.66 6.70 6.70
16 2.00 0.00 13.18 3.22 13.18 16.40 -0.44 3.50
17 2.00 0.00 12.80 3.22 12.80 16.02 -3.00 0.44
18 1.37 0.00 7.84 6.86 7.84 14.70 5.34 1.70
19 1.37 0.00 3.90 6.86 3.90 10.76 -8.90 5.26
毕托管测速计算表
编号 6 8 12 14 16 18 备注
测速管读速45.10 34.60 31.90 26.00 23.70 22.40
测压管读速16.80 27.30 24.10 18.90 21.40 14.70
点流速u 2.35 0.85 0.87 0.83 0.47 0.92
六、实验结果及分析。