伯努利方程实验装置说明书

柏努利实验装置使用说明书

一、概述

当流体在流动系统中作定态流动时，即流体在各截面上的流速、密度、压强等物理参数仅随位置改变而改变，而不随时间改变。根据能量守恒定律，对任一段管路内流体流动做能量衡算，即可得到表示流体的能量关系和流动规律的柏努利方程。

二、设备性能和主要技术参数

1、本实验装置主要由蓄水箱、水泵、高位水箱、计量计水箱、实验管、测压管等

组成。

2、本实验采用微型静音潜水泵，额定流量为10L/min,扬程为8m,输入功率为80W.

3、实验管：小管内径15mm、大管内径30mm，弯头高差80mm。材质透明有机玻璃

管，便于学生观察玻璃管内详细的实验经过及现象。

4、实验水箱：透明有机玻璃，有效容积大于40L。溢流口是为了保证水槽内的水

维持溢流稳定状态。出水口是为了方便清洗水槽。

5、蓄水箱：不锈钢材质，容积大于70L。

6、计量水箱：透明有机玻璃材质，有效计量容积大于6L。

7、本实验所用的流体--水为全循环设计。

8、压差计内的指示液为水，无毒、使操作更为安全。

三、实验目的

1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的

理解。

2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。

四、实验原理

a)不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）

的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相

互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量

之和是守恒的（机械能守恒定律）。

b)对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞

转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两

者的差值即为机械损失。

c)以上几种机械能均可用U型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、

静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高

1

2

度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 d) 柏努利方程式

∑+++=+++f h p

u gz We p u gz ρ

ρ2222121122

式中：

1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ）

1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面积求得）

(m/s)

1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位差可知）

（Pa ）

对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为

ρ

ρ2

2

22121122p u gz p u gz +

+=++ 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 22

ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。

五、实验流程图

六、实验操作步骤与注意事项

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、首先对水箱进行灌水，然后连接电源开关。

3、打开电源开关供水，使水箱充水，关闭水箱排水阀待水箱溢流后，检查出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）。

4、打开实验管道出水阀，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。

5、将流量控制阀（管道出水阀）开到一定大小，观察并记录各测压点平行与垂直流体

流动方向的液位差△h

1…△h

4

。要注意其变化情况。继续开大流量调节阀，测压孔正对水

流方向，观察并记录各测压管中液位差△h

1…△h

4

。

6、实验完毕停泵，将原始数据整理，填好表格，再交给实验老师；清理实验现场。

7、注意实验一段时间后须清洗水箱。避免污物过多流量计量误差加大。

七、实验数据处理

原始记录表格

八、设备维护与保养

1.注意实验一段时间后须清洗水箱，更换水质，避免污垢过多影响实验现象。

2.定期检查各测压点有无漏气现象，更换乳胶管或者用尼绒扎带捆紧乳胶管与测压点和测压管的接口。

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