流体力学 实验二 文丘里流量计校正实验

流体力学实验二文丘里流量计校正实验
一、实验目的：
1、在文丘里管收缩段和扩张段，观察压力水头、速度水头沿程的变化规律，加深对伯努利方程的理解。

2、了解文丘里流量计的工作原理。

3、掌握文丘里管流量系数的测定方法。

二、实验装置：
稳压水箱、压差板、测点、供水箱、供水泵、文丘里、
上水管、溢流管、计量水箱、回水管、实验桌等。

三、实验原理及方法（P69）：
原理：利用在管道中造成流速差，引起压强变化，通过
压差的量测来求出流速和流量。

组成：文丘里流量计由渐缩管、喉管、渐扩管三部分所
组成。

当主管水流通过此流量计时，由于喉管断面缩小，流速增加，压强相应减低，用压差计测定压强水头的变化△h，即可计算出流速和流量。

取1、2两渐变流断面，写理想流体能量方程式：
g
v p g
v p 20202
2
2
2
1
1
+
+
=++
γ
γ
移项得：
h g
v g
v p p ∆=-
=
-
222
1
2
2
2
1γ
γ
由连续性方程可得：
4
2
12
1
222
2
11
2)(
)(
d d v v d d v v =⇒
=
代入能量方程得： 1
)(
222)
(
4
2
112
1
2
1
4
2
1-∆=
⇒∆=-
d d h g v h g
v g
v d d
流量为：1
)(24
4
4
2
12
1
2
11
-∆=
=d d h g d d v Q ππ
对于一定的流量计，令1
)(24
4
2
12
1
-=
d d g d K π
由于推导过程采用了理想流体的力学模型，求出的流量值较实际为大。

为此，乘以μ值来修正。

μ值根据实验确定，称为文丘里流量系数。

它的值约在0.95~0.98之间，则：
h K
Q ∆=μ
注意：在文丘里流量计的喉管中，或在某些水流的局部区域中，由于出现巨大的流速，会发生压强在该处局部显著地降低，可能达到和水温相应的汽化压强，这时水迅速汽化，使一部分液体转化为蒸汽，出现了蒸汽气泡的区域，气泡随水流流入压强较高的区域而破灭，这种现象称为空化。

空化限制了压强的继续降低和流速的增大，减少了流通面积，从而限制了流量的增加，影响到测量的准确性。

空化现象在设计中是必须注意避免的。

空化现象对水力机械的有害作用称为气蚀。

四、实验步骤
1. 侧记各有关常数。

2. 打开电源开关，全关阀12，检核测管液面读数h1－h2是否为０，不为０时，需查出原因并予以调整。

3. 全开调节阀１２检查各有关测管液面是否都处在滑尺读数范围内？
4. 全开调节阀门12，待水流稳定后，读取各有关测压管的液面读数，并用秒表、量筒测定流量。

5. 逐次关小调节阀，改变流量5～7次，重复步骤４，注意调节阀门应缓慢。

6. 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。

7. 如测管内液面波动时，应取时均值。

8. 实验结束，需按步骤２校核压差计是否回零。

五、实验记录表格
1 .记录计算有关常数。

d1= cm，d2= cm，
水温t= ºC，υ=cm²/s，
2.整理记录计算表(下表仅供参考)
记录表
次序
测压管读数（cm）水量
（cm³）
测量时间
（s）h1h2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
计算表
K＝cm2.5/s 次
序Q
（cm³/s）Δh＝
h1－h2
(cm)
Re
h
K
Q∆
='
（cm³/s）
µ=Q／Q´
１２３４５６７
８
９
六、实验分析
1.本实验中，影响管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？
2.为什么计算流量Q与实际流量Q不相等？。