毕托管实验报告

福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心

学生实验报告

工程流体力学实验

题目：

实验项目1：毕托管测速实验

姓名：卞明勇学号：051001501 组别：1 实验指导教师姓名：艾翠玲

同组成员：陈承杰陈思颖陈彦任戴晓斯

2012年1月8日

实验一毕托管测速实验

一、实验目的要求：

1．通过对管嘴淹没出流点流速及点流速系数的测量，掌握用测压管测量点流速的技术和

使用方法。

2．通过对毕托管的构造和适用性的了解及其测量精度的检验，进一步明确水力学量测仪

器的现实作用。

3.通过对管口的流速测量，从而分析管口淹没出流，流线的分布规律。

二、实验成果及要求

三、实验分析与讨论

1．利用测压管测量点压强时，为什么要排气？怎样检验排净与否？

答：若测压管内存有气体，在测量压强时，水柱因含气泡而虚高，使压强测得不准确。

排气后的测压管一端通静止的小水箱中（此小水箱可用有透明的机玻璃制作，以便看到箱内

的水面），装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面是否与水箱中的水面

齐平，齐平则表示排气已干净。

2．毕托管的压头差δh和管嘴上、下游水位差δh之间的大小关系怎样？为什么？答：

由于且即

一般毕托管校正系数c=11‰（与仪器制作精度有关）。喇叭型进口的管嘴出流，其中心

点的点流速系数=0.9961‰。

所以

。

3．所测的流速系数??说明了什么？答：若管嘴出流的作用水头为速v，则有

，流量为q，管嘴的过水断面积为a，相对管嘴平均流

称作管嘴流速系数。

若相对点流速而言，由管嘴出流的某流线的能量方程，可得

式中：为流管在某一流段上的损失系数；为点流速系数。

本实验在管嘴淹没出流的轴心处测得=0.995，表明管嘴轴心处的水流由势能转换为动能

的过程中有能量损失，但甚微。

实验结论：

表格中我们可以得出：

1,。测点流速系数在轴线上时最大，为0.99，在轴线两边时流速系数较小为0.30，且

几乎呈对称分布，通过对比毕托管在管轴线上不同位置得出的。

2. 测点流速在阀门半开，全开，全闭时流速不同，（全开时最大，半开次之，全闭最小），

但流速系数几乎不变，说明流速系数不由流量大小决定。

3. 试验中流速在同一高程时，离管嘴距离仅处流速较大，远离管嘴处流速较小，主要是

因为淹没出流时，流体的粘滞性形成的阻力所影响。

4.我们小组对测量出的流速，大致的对管嘴恒定出流进行了分析。用cad画出如下图：

对管嘴恒定出流进行分析，根据我们所学知识，进水处，过流断面收缩，随着管嘴，过

流断面突然扩大后，流速减慢。在管嘴轴线处流速最大，向两边递减。根据表格中的数据，

我们同样可以得到这个结论。以上就我们小组在毕托管实验中所研究出的结论。篇二：流速

量测(毕托管)实验报告

流速量测（毕托管）实验

一．目的要求

⑴通过本次实验，掌握基本的测速工具（毕托管）的性能和使用方法。⑵绘制各垂线

上的流速分布图，点绘断面上的等流分布曲线，以加深对明槽水流流速分布的认识。

⑶根据实测的流速分布图，计算断面上的平均流速v和流量q测，并与实验流量q实

相比较。

二．仪器设备

毕托管、比压计以及水槽

三．实验原理

毕托管是由两根同心圆的小管所组成。a管通头部顶端小孔，b管与离头部顶端为3d的

断面上的环形孔相通。环形孔与毕托管的圆柱表面垂直，因此它所测得的是水流的势能z? ?

。而a管却正对流向，它所测得的是包括水流动能在? ?v2

内的全部机械能z??，在测压牌上所反映的水面差：

?2g

??v2????v2

?h???z?????2g即测点的流速水头。 ?z???2g???? ????

为了提高量测的精度，将比压计斜放成α角，若两测压管水面之间的读数差为?l，则

有?h=?lsinα，从而可以求得测点的流速表达式：

v?c2g?h?c2g?lsin 式中：c为流速修正系数，对不同结构的毕托管，其值由率定得之。本实验使用的毕托

管，经率定c=1。

1.垂线流速分布图的画法，垂线平均流速的计算

将所得的同一垂线各点流速，按选定的比例尺画在坐标纸上。槽底的流速为零，水面的

流速矢端为水面以下各点流速矢端向上顺延与水面相交的那一点。由水深线及各点流速矢端

所围成的矢量图，即垂线流速分布图。显然，流速分布图的面积?除以水深h，就是垂线的平

均流速v。

垂线平均流速 ?

w

h

2

式中： v为垂线平均流速，cm/s：?为垂线流速分布图的面积，㎝：h为水深，㎝。

2.断面平均流速的计算

1n

断面平均流速 v??i

ni?1

式中：v为断面平均流速，㎝3∕s i为第i根垂线上的平均流速，㎝∕s；n为垂线个数。

3.流量的计算

实测的流量q测?va

式中：q测为实测流量，㎝3∕s； v为断面平均流速，㎝∕s；a为过水断面面积，㎝2。

实验流量从电磁流量计中读出。

四．方法步骤

⑴打开水槽的进水阀门，调节尾门，将水深控制在20cm左右。

⑵用测针测得水深h。垂线布置6个测点。毕托管最高点宜在水面以下2cm，最低点为

毕托管的半径（0.4cm），其余各点均布其中。

⑶按所托布置的垂线及测点位置逐步进行测量。例如：把毕托管首先放在垂

线上，即毕托管中心到槽边壁的距离b∕10cm。接着把毕托管放到槽底，同时测读固定

毕托管测杆标尺上的读数，捎带稳定后，再测读比压计上的读数a\b,这就完成了第一个测点

的工作。然后将毕托管依次提升，直至水面以下2.0cm那一点为止。其他各点测量方法如上

述步骤，并把各个测点相应的距离和高度记录在表中。

⑷将测得的数据进行分析、整理，并采用坐标纸按一定的比例点绘。点绘垂线上的流速

分布图

⑸分析比较实测流量与实验流量有何差别。

五．注意事项

⑴测速之前，首先要对毕托管、比压计进行排气。排气方法：从比压计三通管注入有一

定压力的水流，使水和空气由毕托管喷出，冲水约3min左右将毕托管浸入防气盒静水中。然

后打开三通管，在大气压强作用下比压计测管中的水面下降，待降到便于测读的位置时，用

止水夹夹紧三通管。此时比压计两侧管中的水面应该平齐，否则要重新充水排气，直至两管

水面平齐后方能进行测速工作。

⑵实验过程中，为防止进气，毕托管不得露出水面。实验结束后，将毕托管放入防气盒

静水中，检查是否进气，若比压计两管水面不平，说明所测数据有误差，应重新充水排气，

重新施测。

⑶毕托管嘴必须正对流向。

⑷测读时，视线应垂直于比压计的倾斜面，读取弯液面的最低点读数，当测管中的水面

上下脉动时，读取平均值。

六．量测与计算

⑴已知数据。

由电磁流量计中读出流量q实。

水槽宽度b=0cm；毕托管直径d=0.8cm；比压计倾斜角α=30°；重力加速度g=980cm/s2

⑵实测数据与计算

槽底测针数据读数____cm;测针尖接触水面时的读数____cm；测针量得水深h=____cm。

七．思考题

⑴毕托管、比压计排气不净，为什么会影响量测精度？

答：毕托管、测压管及连通管只有充满被侧液体，即满足连续条件，才有可能测得真值，

否则如果其中夹有气柱，就会使测压失真，从而造成误差。误差值与气柱高度和其位置有关。

对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很有可能变成堵塞性气柱而影

响测量精度。

⑵为什么必须将毕托管正对来流方向？如何判断毕托管是否正对了流向？答：因为毕托

管测流速是将来流的动能全部转化成为势能，因此必须将毕托管正对来流方向。转动毕托管，

当两液柱高度差最大时的位置，就可判断毕托管已经正对了流向。

⑶比压计安放位置的高低，是否影响量测数据？为什么？