不可压缩流体恒定流能量方程实验分析

中图分类号.. TV313 文献标识码.. A 文章编号.. 1672-4801 2007 01-79-030 前言体的各种能量之间的相互转换关系和规律而伯

流体动力学方程是研究流体的流动状态运努利方程实验的验证是理工科及相关专业实验

动规律能量转换以及流体与固体壁面间的相互课程必开的实验之一对于实验学生往往只侧作用力等问题的方程包括连续性方程伯努利重实验数据测量和记录忽略了对实验成果的分方程和动量方程等三大方程他们分别解释了流析讨论为便于教师指导和学生参考本文对

体的质量能量及动量的关系与规律其中伯以实验测量数据构成的图表进行分析帮助引

努利方程采用能量守恒定律解决了液体的流动导学生从更深层面去理解和掌握该方程所体现问题在液体动力学中占据十分重要的地位在的规律性

我系主要的专业基础课流体力学中讲述伯1 实验

努利方程占有相当多的篇幅该方程用来描述流1.1 实验装置..

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机电技术.. 2007年第.. 1期经验交流..

不可压缩流体恒定流能量方程实验分析

蔡礼权

(福建工程学院环境与设备工程系福建福州 350007)

摘要通过自循环伯努利方程实验仪进行实验将测量的实验数据进行计算处理绘制测压管水头线和总水

头线并对实验成果进行分析指导和帮助学生实验更好地理解和掌握能量方程

关键词流体力学伯努利方程实验装置测压管水头总水头流速水头

123913

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.实验流量调节阀图.. 1 自循环伯努利方程实验装置示意图

图.. 2 沿实验管道各测点分布示意图

实验装置是采用自循环伯努利方程实验仪不作为实验记录测点

其结构示意图如图1所示实验管道各测点分布1.2实验原理

如图2所示各测点中的1 6 8 12 14 16根据伯努利方程在实验管路中沿水流方向

18为毕托管测点只供观察定性分析使用

取.. n个过水截面可以列出进口截面.. 1至截

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万方数据

经验交流机电技术.. 2007年第.. 1期..

面(i)的能量方程式.. i=1 2 3..... n

22

p n p n

11 ii

Z1 ++ = Zi ++ +h

W1-i

rg 2g rg 2g 1

式中.. Zi选定的第i个渐变流断面上任

一点相对于选定基准面的高程..

Pi相应断面同一选定点的压强..

相应断面的平均流速..

i相应断面的动能修正系数..

hw1-i 1i两个断面间的平均单位水头损

失

液体的密度..

g 重力加速度

根据这个方程选好基准面图1中标尺的

滑动测量尺零刻度位置从如图.. 2所示设置的各测点位置截面的测压管中读出测压管水头值应用体积时间法测出通过管路的流量即可计算出截面平均流速及流速水头.. 2/2g从而

可得到各测点位置截面测管水头和总水头

i

1.3实验方法步骤

表.. 1测压管水头.. Z+p/

(1)开可控硅无级调速器供水

如不平则需查明故障原因

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

是否齐平例连通管

受阻漏气或夹气泡等并加以排除直至调平

(2)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管水头的变化情

况

(3)调节阀13开度待流量稳定后

同时测出实验流量

记录各

测压管液面读数毕托管供

演示用不必测记读数

(4)改变流量重复上述测量其中一次阀

门开度大到使.. 19号测管液面接近标尺零点

2 实验成果及分析

2.1实验数据

通过对实验管道的2 3 4 5 7 9 10

11 13 15 1719等测点在两种流量状态下

的测量得到测压管水头具体数据见表.. 1

g测量数据表.. cm

流量..

次序234579101113151719cm3/s

实验各测点测压管水头.. cm

1 37.0 37.0 36.3 35.4 3.3 23.0 28.0 13.8 16.7 11.0 13.9 4.5 226.3

2 42.5 42.5 41.8 41.

3 23.5 33.0 33.2 29.0 31.0 27.

4 29 23.8 150

注基准面选在滑动测量尺的零刻度上

对不同管径实验管道以两种流量状态的进行流速水头计算计算结果见表.. 2 表.. 2 流速水头计算

流速水头.. cm

管径d cm

Q1=226.25 cm3/s

Q2=150.0 cm3/s

1.4 11.149 4.843

1.01 40.677 17.879

2 2.64

3 1.162

将表1各测点的测压管水头加各测点对应管径的流速水头得到总水头总水头计算数据见表3 表.. 3 总水头计算.. cm

实验总水头测点流量..

次序23457913151719cm3/s

1

48.2 48.2 47.5 46.6 43.9 34.2 27.9 22.2 16.5 15.7 226.3

2 47.

3 47.3 46.6 46.1 41.3 37.8 35.8 32.2 30.2 28.6 150

根据表13可做出实验次序1大流量压管水头线如图3所示由实验次序2做出的

下的沿实验管道方向的各测点距离与各测压点总水头线和测压管水头线的变化趋势与次序.. 1

的测压管水头和总水头的曲线即总水头线和测完全类似此省略

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万方数据