不可压缩流体恒定流能量方程实验分析
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。
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。
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一、实验目的1、验证不可压缩流体恒定流能量方程。
2、理解水头线的变化规律，掌握测压管水头、流速水头和总水头的测量和计算方法。
3、观察水流在不同管径、不同坡度条件下的能量损失情况。
二、实验原理不可压缩流体恒定流能量方程又称为伯努利方程，其表达式为：＼Z_1 ＋＼frac{p_1}｛＼gamma} ＋＼frac{v_1^2}｛2g} ＝ Z_2 ＋＼frac{p_2}｛＼gamma} ＋＼frac{v_2^2}｛2g} ＋ h_w\式中，＼（Z\）为位置水头，＼（＼frac{p}｛＼gamma}＼）为压强水头，＼（＼frac{v^2}｛2g}＼）为流速水头，＼（h_w\）为水头损失。
在实验中，通过测量测压管水头（位置水头与压强水头之和）和流速水头，计算总水头，并分析水头沿流程的变化情况，验证能量方程。
三、实验装置实验装置主要由水箱、水泵、实验管道、测压管、流量计等组成。
实验管道由不同管径和坡度的直管段组成，管道上安装有测压管，用于测量各点的压强。
水箱用于储存和提供实验用水，水泵用于驱动水流在管道中流动。
流量计用于测量水流的流量。
四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各仪器的作用和使用方法。
2、启动水泵，调节流量至稳定状态。
3、测量各测压管的液面高度，并记录。
4、测量流量，记录数据。
5、改变流量，重复步骤 3 和 4。
6、关闭水泵，整理实验仪器。
五、实验数据处理与分析（一）实验数据记录｜实验序号|流量＼（Q\）＼（m^3/s\）｜测压管液面高度＼（h\）＼（m\）｜管径＼（d\）＼（m\）｜坡度＼（i\）｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|（二）数据计算1、计算各测点的流速＼（v\）＼v ＝＼frac{Q}｛A}＼其中，＼（A\）为管道横截面积，＼（A ＝＼frac{＼pi d^2}｛4}＼）2、计算各测点的位置水头＼（Z\）＼Z ＝ h\3、计算各测点的压强水头＼（＼frac{p}｛＼gamma}＼）＼＼frac{p}｛＼gamma} ＝＼rho gh\4、计算各测点的流速水头＼（＼frac{v^2}｛2g}＼）5、计算各测点的总水头＼（H\）＼H ＝ Z ＋＼frac{p}｛＼gamma} ＋＼frac{v^2}｛2g}＼6、计算水头损失＼（h_w\）＼h_w ＝（Z_1 ＋＼frac{p_1}｛＼gamma} ＋＼frac{v_1^2}｛2g}）（Z_2 ＋＼frac{p_2}｛＼gamma} ＋＼frac{v_2^2}｛2g}）＼（三）数据分析1、绘制测压管水头线和总水头线以管道长度为横坐标，测压管水头和总水头为纵坐标，绘制水头线。
实验二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能量方程与文..
实验二 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能量方程与文丘里流量实验知识点：均匀流断面压强分布；非均匀流断面压强分布；不可压缩流体恒定流动能量方程；比托管；文丘里流量计；测压管；差压计。
一、实验目的与意义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性；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、理解比托管测速原理；5、掌握文丘里流量计的测量流量的方法。
二、实验要求与测试内容1、分析非均匀流动转弯段上过流断面的测压管水头的变化规律；2、管路上各点的测压管水头线、总水头线、压差计液面高差的测定；3、分析测定各断面的压强水头、流速水头与总水头值，及其相互转换；4、测定管道实际通过流量；5、自制比托管，测定相应点的点流速；6、按文丘里管原理计算理论流量，流量系数。
三、实验原理1、均匀流断面压强分布规律： c pz =+γ2、不可压缩流体恒定流动能量方程：w h gp z gp z +++=++222222221111υαγυαγ3、比托管测定点流速： gh pp gu s 22ςγς=−=4、文丘里管流量测量原理：hK p z p z g dd d d Q =+−+−=)]()[(24221142412221γγπ理论gdd d d K 2442412221−=πh K Q 实=μhK Q μ=实式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；p ——被测点的静水压强，γp为压强水头；p s 为滞止点的压强，用相对压强表示；g 22υα——流速水头，α为动能修正系数；γ——液体容重；——两断面间的水头损失；w h h ——两断面间的测压管水头差；ς ——比托管修正系数。
K ——文丘里常数；μ——流量系数。
四、实验仪器与元件实验仪器： 测压管、测速管、差压计仪器元件：自循环供水系统、滑动测量尺、放水阀、 流体介质：水、气 实验装置如图1、2：实验过程中基本操作步骤如下：1、熟悉实验装置图1、2各部分的功能，记录有关常数；实验装置图1为能量方程实验，实验装置图2为文丘里流量计实验；2、启动供水系统，检查测压管液面读数并排气；3、逐级调节放水阀门的开度，稳定后利用体积时间法测定流量；4、测定各点在不同流量下的测压管、测速管（实验装置图1）或差压计液面读数（实验装置图2），求得测压管水头及总水头、流速水头（实验装置图1）或测压管液面高差（实验装置图2）；5、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值（实验装置图1）；6、分析各断面的总水头与测压管水头，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（实验装置图1）；7、在实验装置图2中，利用文丘里管测定管道流量六、实验成果表1 测点液面读数与断面能量转换测量成果表单位：㎝表2 均匀流与非均匀流的压强分布特性与能量转换表单位：cm单位：cm表3 水头损失与比托管测量表七、实验分析与讨论1、均匀流断面测压管水头、压强分布与非均匀流断面测压管水头与压强分布是否相同？2、实际流体测压管水头沿程是否可以升高？总水头沿程变化如何？各部分能量如何进行转换？3、当流量增加，测压管水头线是否变化？4、如何利用现有的测压管与测速管测量某点的点流速？5、比托管测定的流速是否准确？原因何在？6、文丘里喉管中是否产生负压，根据实验如何减少文丘里管中喉管中的负压？最大可能真空有多大？7、文丘里管中流量系数的影响因素有那些？8、为什么实际流量与理论流量不同？何者大？9、沿程水头损失与局部水头损失如何测定？。
能量方程的实验报告
1. 验证不可压缩流体定常流的能量方程；2. 通过对流体动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、实验原理能量方程是流体力学中的一个重要方程，它描述了流体在流动过程中能量守恒的规律。
对于不可压缩流体定常流，能量方程可表示为：\[ \rho (u^2 + v^2 + w^2) + g(z_2 - z_1) = \rho \left( \frac{du}{dt} + u \frac{d}{dx} + v \frac{d}{dy} + w \frac{d}{dz} \right) + \frac{\partial \tau}{\partial x} + \frac{\partial \tau}{\partial y} + \frac{\partial\tau}{\partial z} \]其中，\( \rho \) 为流体密度，\( u \)、\( v \)、\( w \) 分别为流体在 \( x \)、\( y \)、\( z \) 方向上的流速，\( g \) 为重力加速度，\( z \) 为流体高度，\( \tau \) 为应力张量。
三、实验装置1. 实验台：由实验管道、测压管、皮托管、调节阀等组成；2. 测量仪器：流速仪、流量计、压强计等；3. 计算机及数据采集系统。
四、实验步骤1. 熟悉实验装置，了解各部件的功能及操作方法；2. 检查实验管道是否畅通，测压管、皮托管等是否安装正确；3. 打开水源，调节阀门，使流体在实验管道中流动；4. 在实验管道的不同位置设置测点，测量各测点的流速、流量、压强等数据；5. 根据测量数据，计算各截面的能量值；6. 对比计算结果与理论值，验证能量方程的正确性。
（此处应列出实验过程中测得的流速、流量、压强等数据，以及计算得到的能量值）六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了不可压缩流体定常流的能量方程的正确性；2. 通过对实验数据的分析，进一步掌握了有压管流中的能量转换特性；3. 通过实验，提高了对流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
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。
水力学流体力学实验分析与讨论
实验一流体静力学实验 (2)实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验 (4)实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验 (7)实验四毕托管测速实验 (9)实验五雷诺实验 (12)实验六文丘里流量计实验 (14)七沿程水头损失实验 (18)八局部阻力实验 (20)九孔口管嘴实验 (24)水力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或 ........................ (1.1)式中： z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
西南石油大学流体力学实验报告
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或 1.1式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同；p水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度;有下列关系：另对装有水油图1.2及图1.3U型测管,应用等压面可得油的比重S1.2;据此可用仪器不用另外尺直接测得S实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度;测压管水头线指测压管液面的连线;实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线;2.当P B<0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域;,相应容器的真空区域包括以下三部分：1过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域;2同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域; 3在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区;这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等;3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ0;最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和h 0,由式,从而求得γ0;4.如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算式中,为表面张力系数；为液体的容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高;常温t=20℃的水,=7.28dyn/mm,=0.98dyn/mm;水与玻璃的浸润角很小,可认为cos θ=1.0;于是有h 、d 单 位 为mm一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计;另外,当水质不洁时,减小,毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时,浸润角较大,其h 较普通玻璃管小;如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响;因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了;5.过C 点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面 哪一部分液体是同一等压面不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面;因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：1重力液体；2静止；3连通；4连通介质为同一均质液体；5同一水平面;而管5与水箱之间不符合条件4,因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面;6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗关闭各通气阀门,开启底阀,放水片刻,可看到有空气由c进入水箱;这时阀门的出流就是变液位下的恒定流;因为由观察可知,测压管1的液面始终与c点同高,表明作用于底阀上的总水头不变,故为恒定流动;这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态;医学上的点滴注射就是此原理应用的一例,医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流;7.该仪器在加气增压后,水箱液面将下降而测压管液面将升高H,实验时,若以P0=0时的水箱液面作为测量基准,试分析加气增压后,实际压强H+δ与视在压强H的相对误差值;本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm;加压后,水箱液面比基准面下降了,而同时测压管1、2的液面各比基准面升高了H,由水量平衡原理有则本实验仪d=0.8cm, D=20cm,故H=0.0032于是相对误差有因而可略去不计;其实,对单根测压管的容器若有D/d 10或对两根测压管的容器D/d 7时,便可使0.01;实验二 不可压缩流体恒定流能量方程伯诺利方程实验实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过断面;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,测出通过管路的流量,即可计算出断面平均流速v 及,从而即可得到各断面测管水头和总水头;成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同 为什么测压管水头线P-P 沿程可升可降,线坡J P 可正可负;而总水头线E-E 沿程只降不升,线坡J 恒为正,即J>0;这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换;测点5至测点7,管收缩,部分势能转换成动能,测压管水头线降低,Jp>0;测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P <0;而据能量方程E 1=E 2+h w1-2, h w1-2为损失能量,是不可逆的,即恒有h w1-2>0,故E 2恒小于E 1,E-E 线不可能回升;E-E 线下降的坡度越大,即J 越大,表明单位流程上的水头损失越大,如图2.3的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在;2.流量增加,测压管水头线有何变化 为什么有 如 下 二 个 变 化 ：1流量增加,测压管水头线P-P总降落趋势更显著;这是因为测压管水头,任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时,Q增大,就增大,则必减小;而且随流量的增加阻力损失亦增大,管道任一过水断面上的总水头E相应减小,故的减小更加显著;2测压管水头线P-P的起落变化更为显著;因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数;管中水流为紊流时,接近于常数,又管道断面为定值,故Q增大,H亦增大,P-P线的起落变化就更为显著;3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题=均为37.1cm偶有毛细影测点2、3位于均匀流断面图2.2,测点高差0.7cm,HP响相差0.1mm,表明均匀流同断面上,其动水压强按静水压强规律分布;测点10、11在弯管的急变流断面上,测压管水头差为7.3cm,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大;由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”,而在急变流断面上其质量力,除重力外,尚有离心惯性力,故急变流断面不能选作能量方程的计算断面;在绘制总水头线时,测点10、11应舍弃;4.试问避免喉管测点7处形成真空有哪几种技术措施分析改变作用水头如抬高或降低水箱的水位对喉管压强的影响情况;下述几点措施有利于避免喉管测点7处真空的形成：1减小流量,2增大喉管管径,3降低相应管线的安装高程,4改变水箱中的液位高度;显然1、2、3都有利于阻止喉管真空的出现,尤其3更具有工程实用意义;因为若管系落差不变,单单降低管线位置往往就可完全避免真空;例如可在水箱出口接一下垂90弯管,后接水平段,将喉管的高程降至基准高程0—0,比位能降至零,比压能p/γ得以增大Z,从而可能避免点7处的真空;至于措施4其增压效果是有条件的,现分析如下： 当作用水头增大h 时,测点7断面上值可用能量方程求得;取基准面及计算断面1、2、3,计算点选在管轴线上以下水柱单位均为cm;于是由断面1、2的能量方程取a 2=a 3=1有1因h w1-2可表示成此处c1.2是管段1-2总水头损失系数,式中e 、s 分别为进口和渐缩局部损失系数;又由连续性方程有故式1可变为2 式中可由断面1、3能量方程求得,即3由此得4代入式 2有Z 2+P 2/γ随h 递增还是递减,可由Z 2+P 2/γ加以判别;因5若1-d3/d24+c1.2/1+c1.3>0,则断面2上的Z+p/γ 随h 同步递增;反之,则递减;文丘里实验为递减情况,可供空化管设计参考;在实验报告解答中,d 3/d 2=1.37/1,Z 1=50,Z 3=-10,而当h=0时,实验的Z 2+P 2/γ=6,,将各值代入式2、3,可得该管道阻力系数分别为c1.2=1.5,c1.3=5.37;再将其代入式5得表明本实验管道喉管的测压管水头随水箱水位同步升高;但因Z 2+P 2/γ接近于零,故水箱水位的升高对提高喉管的压强减小负压效果不显著;变水头实验可证明该结论正确;5.由毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异,试分析其原因;与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管,称总压管;总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总水头线,其中包含点流速水头;而实际测绘的总水头是以实测的值加断面平均流速水头v2/2g 绘制的;据经验资料,对于园管紊流,只有在离管壁约0.12d 的位置,其点流速方能代表该断面的平均流速;由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近,其点流速水头大于断面平均流速水头,所以由毕托管测量显示的总水头线,一般比实际测绘的总水线偏高;因此,本实验由1、6、8、12、14、16和18管所显示的总水头线一般仅供定性分析与讨论,只有按实验原理与方法测绘总水头线才更准确;实验三 不可压缩流体恒定流动量定律实验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——作用在活塞形心处的水深；式中：hcD——活塞的直径；Q——射流流量；——射流的速度；V1x——动量修正系数;β1实验中,在平衡状态下,只要测得Q流量和活塞形心水深h,由给定的管嘴直径d和活塞c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β值;其中,测压管的1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; 实验分析与讨论1、实测β与公认值β=1.02～1.05符合与否如不符合,试分析原因;实测β=1.035与公认值符合良好;如不符合,其最大可能原因之一是翼轮不转所致;为排除此故障,可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面;2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩,这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量力有无影响为什么无影响;因带翼片的平板垂直于x轴,作用在轴心上的力矩T,是由射流冲击平板是,沿yz平面通过翼片造成动量矩的差所致;即式中Q——射流的流量；——入流速度在yz平面上的分速；Vyz1——出流速度在yz平面上的分速；Vyz2——入流速度与圆周切线方向的夹角,接近90°；α1——出流速度与圆周切线方向的夹角；α2——分别为内、外圆半径;r1,2该式表明力矩T恒与x方向垂直,动量矩仅与yz平面上的流速分量有关;也就是说平板上附加翼片后,尽管在射流作用下可获得力矩,但并不会产生x方向的附加力,也不会影响x方向的流速分量;所以x方向的动量方程与平板上设不设翼片无关;3、通过细导水管的分流,其出流角度与V2相同,试问对以上受力分析有无影响无影响;当计及该分流影响时,动量方程为即垂直,则x方向的动量方程与设置导水管与否无关;该式表明只要出流角度与V14、滑动摩擦力为什么可以忽略不记试用实验来分析验证的大小,记录观察结果;提示：平衡时,向测压管内加入或取出1mm左右深的水,观察活塞及液位的变化因滑动摩擦力<5墸,故可忽略而不计;如第三次实验,此时h c =19.6cm,当向测压管内注入1mm 左右深的水时,活塞所受的静压力增大,约为射流冲击力的5;假如活动摩擦力大于此值,则活塞不会作轴向移动,亦即h c 变为9.7cm 左右,并保持不变,然而实际上,此时活塞很敏感地作左右移动,自动调整测压管水位直至h c 仍恢复到19.6cm 为止;这表明活塞和活塞套之间的轴向动摩擦力几乎为零,故可不予考虑;5、V 2x 若不为零,会对实验结果带来什么影响 试结合实验步骤7的结果予以说明;按实验步骤7取下带翼轮的活塞,使射流直接冲击到活塞套内,便可呈现出回流与x 方向的夹角α大于90°其V 2x 不为零的水力现象;本实验测得135°,作用于活塞套圆心处的水深h c ’=29.2cm,管嘴作用水头H 0=29.45cm;而相应水流条件下,在取下带翼轮的活塞前,V 2x =0,h c =19.6cm;表明V 2x 若不为零,对动量立影响甚大;因为V 2x 不为零,则动量方程变为1就是说h c ’随V 2及α递增;故实验中h c ’> h c ;实际上,h c ’随V 2及α的变化又受总能头的约束,这是因为由能量方程得2而所以从式2知,能量转换的损失较小时,实验四 毕托管测速实验实验原理4.1式中：u－毕托管测点处的点流速；c－毕托管的校正系数；－毕托管全压水头与静水压头差;4.2联解上两式可得 4.3式中：u －测点处流速,由毕托管测定；－测点流速系数；ΔH－管嘴的作用水头;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毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体,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,实验过程中很可能变成堵塞性气柱而影响量测精度;检验的方法是毕托管置于静水中,检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压管液面是否齐平;如果气体已排净,不管怎样抖动塑料连通管,两测管液面恒齐平;2.毕托管的动压头h和管嘴上、下游水位差H之间的大关系怎样为什么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Δh<ΔH;本实验Δh=21.1cm,ΔH=21.3cm,c=1.000;3.所测的流速系数说明了什么若管嘴出流的作用水头为H,流量为Q,管嘴的过水断面积为A,相对管嘴平均流速v,则有称作管嘴流速系数;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;4.据激光测速仪检测,距孔口2－3cm轴心处,其点流速系数为0.996,试问本实验的毕托管精度如何如何率定毕托管的修正系数c若以激光测速仪测得的流速为真值u,则有而毕托管测得的该点流速为203.46cm/s,则ε=0.2‰欲率定毕托管的修正系数,则可令本例：5.普朗特毕托管的测速范围为0.2－2m/s,轴向安装偏差要求不应大于10度,试说明原因;低流速可用倾斜压差计;1施测流速过大过小都会引起较大的实测误差,当流速u小于0.2m/s时,毕托管测得的压差Δh亦有若用30倾斜压差计测量此压差值,因倾斜压差计的读数值差Δh为,那么当有0.5mm的判读误差时,流速的相对误差可达6%;而当流速大于2m/s时,由于水流流经毕托管头部时会出现局部分离现象,从而使静压孔测得的压强偏低而造成误差; 2同样,若毕托管安装偏差角α过大,亦会引起较大的误差;因毕托管测得的流速u是实际流速u在其轴向的分速ucosα,则相应所测流速误差为α若>10,则6.为什么在光、声、电技术高度发展的今天,仍然常用毕托管这一传统的流体测速仪器毕托管测速原理是能量守恒定律,容易理解;而毕托管经长期应用,不断改进,已十分完善;具有结构简单,使用方便,测量精度高,稳定性好等优点;因而被广泛应用于液、气流的测量其测量气体的流速可达60m/s;光、声、电的测速技术及其相关仪器,虽具有瞬时性,灵敏、精度高以及自动化记录等诸多优点,有些优点毕托管是无法达到的;但往往因其机构复杂,使用约束条件多及价格昂贵等因素,从而在应用上受到限制;尤其是传感器与电器在信号接收与放大处理过程中,有否失真,或者随使用时间的长短,环境温度的改变是否飘移等,难以直观判断;致使可靠度难以把握,因而所有光、声、电测速仪器,包括激光测速仪都不得不用专门装置定期率定有时是利用毕托管作率定;可以认为至今毕托管测速仍然是最可信,最经济可靠而简便的测速方法;实验五雷诺实验实验原理实验分析与讨论⒈流态判据为何采用无量纲参数,而不采用临界流速雷诺在1883年以前的实验中,发现园管流动存在两种流态——层流和紊流,并且存在着层流转化为紊流的临界流速V’,V’与流体的粘性ν及园管的直径d有关,即1 因此从广义上看,V’不能作为流态转变的判据;为了判别流态,雷诺对不同管径、不同粘性液体作了大量的实验,得出了用无量纲参数vd/ν作为管流流态的判据;他不但深刻揭示了流态转变的规律,而且还为后人用无量纲化的方法进行实验研究树立了典范;用无量纲分析的雷列法可得出与雷诺数结果相同的无量纲数;可以认为式1的函数关系能用指数的乘积来表示;即2 其中K为某一无量纲系数;式2的量纲关系为3从量纲和谐原理,得L ：2α1+α2=1T ：-α1=-1联立求解得α1=1,α2=-1将上述结果,代入式2,得或雷诺实验完成了K 值的测定,以及是否为常数的验证;结果得到K=2320;于是,无量纲数vd/ν便成了适应于任何管径,任何牛顿流体的流态转变的判据;由于雷诺的奉献,vd/ν定命为雷诺数;随着量纲分析理论的完善,利用量纲分析得出无量纲参数,研究多个物理量间的关系,成了现今实验研究的重要手段之一;⒉为何认为上临界雷诺数无实际意义,而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据 实测下临界雷诺数为多少根据实验测定,上临界雷诺数实测值在3000～5000范围内,与操作快慢,水箱的紊动度,外界干扰等密切相关;有关学者做了大量实验,有的得12000,有的得20000,有的甚至得40000;实际水流中,干扰总是存在的,故上临界雷诺数为不定值,无实际意义;只有下临界雷诺数才可以作为判别流态的标准;凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数者必为层流;一般实测下临界雷诺数为2100左右;⒊雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数2320,而目前一般教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000,原因何在下临界雷诺数也并非与干扰绝对无关;雷诺实验是在环境的干扰极小,实验前水箱中的水体经长时间的稳定情况下,经反复多次细心量测才得出的;而后人的大量实验很难重复得出雷诺实验的准确数值,通常在2000～2300之间;因此,从工程实用出发,教科书中介绍的园管下临界雷诺数一般是2000;⒋试结合紊动机理实验的观察,分析由层流过渡到紊流的机理何在从紊动机理实验的观察可知,异重流分层流在剪切流动情况下,分界面由于扰动引发细微波动,并随剪切流速的增大,分界面上的波动增大,波峰变尖,以至于间断面破裂而形成一个个小旋涡;使流体质点产生横向紊动;正如在大风时,海面上波浪滔天,水气混掺的情况一样,这是高速的空气和静止的海水这两种流体的界面上,因剪切流动而引起的界面失稳的波动现象;由于园管层流的流速按抛物线分布,过流断面上的流速梯度较大,而且因壁面上的流速恒为零;相同管径下,如果平均流速越大则梯度越大,即层间的剪切流速越大,于是就容易产生紊动;紊动机理实验所见的波动→破裂→旋涡→质点紊动等一系列现象,便是流态从层流转变为紊流的过程显示;⒌分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面的差异如下表：运动学特性: 动力学特性:层流: 1.质点有律地作分层流动 1.流层间无质量传输2.断面流速按抛物线分布 2.流层间无动量交换3.运动要素无脉动现象 3.单位质量的能量损失与流速的一次方成正比紊流: 1.质点互相混掺作无规则运动 1.流层间有质量传输2.断面流速按指数规律分布 2.流层间存在动量交换3.运动要素发生不规则的脉动现象 3.单位质量的能量损失与流速的1.75～2次方成正比实验六文丘里流量计实验实验原理根据能量方程式和连续性方程式,可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式式中：Δh为两断面测压管水头差;由于阻力的存在,实际通过的流量Q恒小于Q’;今引入一无量纲系数µ=Q/Q’μ称为流量系数,对计算所得的流量值进行修正;即另,由水静力学基本方程可得气—水多管压差计的Δh为实验分析与讨论⒈本实验中,影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些哪个因素最敏感对d2=0.7cm 的管道而言,若因加工精度影响,误将d2－0.01cm值取代上述d2值时,本实验在最大流量下的μ值将变为多少由式可见本实验水为流体的μ值大小与Q 、d 1、d 2、Δh 有关;其中d 1、d 2影响最敏感;本实验中若文氏管d 1 =1.4cm,d 2=0.71cm,通常在切削加工中d 1比d 2测量方便,容易掌握好精度,d 2不易测量准确,从而不可避免的要引起实验误差;例如当最大流量时μ值为0.976,若d 2的误差为－0.01cm,那么μ值将变为1.006,显然不合理;⒉为什么计算流量Q ’与实际流量Q 不相等因为计算流量Q ’是在不考虑水头损失情况下,即按理想液体推导的,而实际流体存在粘性必引起阻力损失,从而减小过流能力,Q<Q ’,即μ<1.0;⒊试证气—水多管压差计图6.4有下列关系：如图6. 4所述,,⒋试应用量纲分析法,阐明文丘里流量计的水力特性;运用量纲分析法得到文丘里流量计的流量表达式,然后结合实验成果,便可进一步搞清流量计的量测特性;对于平置文丘里管,影响ν1的因素有：文氏管进口直径d 1,喉径d 2、流体的密度ρ、动力粘滞系数μ及两个断面间的压强差ΔP;根据π定理有从中选取三个基本量,分别为：共有6个物理量,有3个基本物理量,可得3个无量纲π数,分别为：根据量纲和谐原理,π1的量纲式为分别有 L ：1=a 1+b 1-3c 1T ：0=- b 1M ：0= c 1联解得：a 1=1,b 1=0,c 1=0,则同理将各π值代入式1得无量纲方程为或写成进而可得流量表达式为2式2与不计损失时理论推导得到的3相似;为计及损失对过流量的影响,实际流量在式3中引入流量系数µQ 计算,变为4比较2、4两式可知,流量系数µQ 与R e 一定有关,又因为式4中d 2/d 1的函数关系并不一定代表了式2中函数所应有的关系,故应通过实验搞清µQ 与R e 、d 2/d 1的相关性;通过以上分析,明确了对文丘里流量计流量系数的研究途径,只要搞清它与R e 及d 2/d 1的关系就行了;由实验所得在紊流过渡区的µQ ～R e 关系曲线d 2/d 1为常数,可知µQ 随R e 的增大而增大,因恒有μ<1,故若使实验的R e 增大,µQ 将渐趋向于某一小于1 的常数;另外,根据已有的很多实验资料分析,µQ 与d 1/d 2也有关,不同的d 1/d 2值,可以得到不同的µQ ～R e 关系曲线,文丘里管通常使d 1/d 2=2;所以实用上,对特定的文丘里管均需实验率定µQ ～R e 的关系,或者查用相同管径比时的经验曲线;还有实用上较适宜于被测管道中的雷诺数R e >2×105,使µQ 值接近于常数0.98;流量系数µQ 的上述关系,也正反映了文丘里流量计的水力特性;⒌文氏管喉颈处容易产生真空,允许最大真空度为6～7mH 2O;工程中应用文氏管时,应。
水力学实验报告思考题答案分析解析
水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或 (1.1) 式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
流体力学实验
流体力学实验一、目的与要求1．验证不可压缩流体的定常流淌的总流Bernoulli 方程（能量方程），加深对流淌过程中能量缺失的熟悉；2．掌握流速、流量、压强等流淌参量的实验测量技能3．用实例流量计算流速水头去核对测压板上两线的正确性；。
二、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。
运用不可压缩流体的定常流淌的总流Bernoulli 方程，能够列出进口邻近断面（1）至另一缓变流断面（i ）的Bernoulli 方程：i w i i ii h gv p z gv p z -+++=++122111122αγαγ其中i=2，3，4，……，n ；取121====n ααα 。
选好基准面，从断面处已设置的静压测管中读出测管水头γpz +的值；通过测量管路的流量，计算出各断面的平均流速v 与g v 22α的值，最后即可得到各断面的总水头gv p z 22αγ++的值。
验装置装置图实验装置如图一所示。
三、实验步骤1． 熟悉实验设备，熟悉测压管的布置情况；2．打开泵供水，待水箱溢流后，关闭伯努利管阀门，检查所有测压管的液面是否平齐。
如不平，则查明故障原因（如连通管堵塞、漏气或者夹气泡等），并加以排除，直至调平；3．打开伯努利管阀门，待测压管的液面完全静止后，观察测量测压管的液面高度，并记录在表2；4．调节伯努利管阀的开度，待流量稳固后，测量并记录各测压管与液面的高度，同时测记如今的管道流量；5．改变流量2次，重复上述测量。
四、实验结果记录与分析 1． 有关常数记入表1。
表1 常数记录表格2． 测量流量与)(γpz +并记入表2。
3． 计算速度水头与总水头，填入表3与表4。
4．将上述结果中最大流量下的总水头线（动压水头线与计算水头线）与测压管水头线绘在图上。
六、结果分析及讨论1．沿管长方向，总水头线的变化趋势如何？静水头线的变化趋势与总水头线的有何不一致？简要说明原因。
2．水箱水位恒定，流量增加，静水头线发生什么变化？简要说明原因。
流体力学实验报告(全)参考模板
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
B，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
水力学实验报告材料思考地的题目答案详解(全)
水力学实验报告思考题答案（一）伯诺里方程实验（不可压缩流体恒定能量方程实验）1、 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线(P-P)沿程可升可降，线坡J P 可正可负。
而总水头线(E-E)沿程只降不升，线坡J P 恒为正，即J>0。
这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。
如图所示，测点5至测点7，管渐缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，J P >0。
，测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P <0。
而据能量方程E 1=E 2+h w1-2，h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E 2恒小于E 1，（E-E ）线不可能回升。
（E-E ）线下降的坡度越大，即J 越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。
2、 流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？1）流量增加，测压管水头线（P-P ）总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头222gAQ E pZ H p -=+=γ，任一断面起始的总水头E 及管道过流断面面积A 为定值时，Q 增大，gv 22就增大，则γp Z +必减小。
而且随流量的增加，阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E 相应减小，故γpZ +的减小更加显著。
2）测压管水头线（P-P ）的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面有g A Q g A Q A Q g v g v v p Z H P 2222222212222222122ζζγ+-=+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=∆ g A Q A A 212222122⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ζ式中ζ为两个断面之间的损失系数。
管中水流为紊流时，ζ接近于常数，又管道断面为定值，故Q 增大，H ∆亦增大，()P P -线的起落变化更为显著。
3、 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？ 测点2、3位于均匀流断面，测点高差0.7cm ，γpZ H P +=均为37.1cm （偶有毛细影响相差0.1mm ），表明均匀流各断面上，其动水压强按静水压强规律分布。
能量方程演示实验报告
一、实验目的1. 了解流体在管内流动时，静压能、动能、位能之间相互转换的关系。
2. 深入理解伯努利方程，掌握其应用。
3. 培养学生运用实验方法验证理论知识的能力。
二、实验原理伯努利方程是描述流体在管道中流动时能量守恒的方程。
该方程表明，在不可压缩、不可压缩流体中，沿流动方向，流速增加时，静压能减小，动能增加；流速减小时，静压能增加，动能减小。
同时，流体在流动过程中，位能、动能和静压能之和保持不变。
伯努利方程可表示为：\[ P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{常数} \]其中，P为流体压强，ρ为流体密度，v为流速，g为重力加速度，h为流体高度。
三、实验仪器与设备1. 实验装置：伯努利方程演示装置，包括有机玻璃管道、水箱、流量计、压力计等。
2. 数据采集系统：数据采集器、传感器等。
四、实验步骤1. 连接实验装置，检查各部件是否完好。
2. 打开水箱，使水箱充水，待水箱溢流。
3. 调节流量计，控制流量稳定。
4. 在管道上设置不同位置的测压点，用压力计测量各点的压强。
5. 使用数据采集系统记录各测点的压强数据。
6. 改变管道形状（如弯头、缩径等），观察压强变化，分析能量转换情况。
7. 比较不同形状管道的压强分布，验证伯努利方程。
8. 实验结束后，整理实验数据，分析实验结果。
五、实验数据与分析1. 实验数据（1）管道直段：P1 = 0.5 MPa，P2 = 0.4 MPa，v1 = 2 m/s，v2 = 1 m/s，h1 = 1 m，h2 = 1.5 m。
（2）管道弯头：P3 = 0.3 MPa，P4 = 0.4 MPa，v3 = 1 m/s，v4 = 2 m/s，h3 = 1 m，h4 = 1.5 m。
（3）管道缩径：P5 = 0.6 MPa，P6 = 0.5 MPa，v5 = 1 m/s，v6 = 2 m/s，h5 = 1 m，h6 = 1.5 m。
2. 实验结果分析根据实验数据，我们可以发现：（1）在管道直段，流速增加时，静压能减小，动能增加；流速减小时，静压能增加，动能减小。
不可压缩流体恒定流动量定律实验
h f 其(中p 1 ， p 2 ) (m 1 )(h 2 ，h 1 h 、4 h 分3 ) 别 为1 2 水.6 银h 和m *水的容重
hm(h2h1h4h3) m
不可压缩流体恒定流动量定律实验
实验步骤（一）
➢ 实验准备
实 验 步 骤（一）
➢ 熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪 些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
➢ 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。
不可压缩流体恒定流动量定律实验
实验目的要求
➢ 加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均 流速变化的规律，绘制曲线；
➢ 掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用 气—水压差计及电测仪测量压差的方法；
➢ 将测得的关系值与莫迪图对比，分析其合理 性，进一步提高实验成果分析能力。
不可压缩流体恒定流动量定律实验
实验装置
1． 自循环高压恒定全自动供水器 2． 实验台 3． 回水管 4． 水压差计
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理论
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0.5(1
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不可压缩流体恒定流动量定律实验
实 验 步 骤（一）
➢ 测记实验有关常数。 ➢ 打开电子调速器开关，使恒压水箱充水，排
除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后， 检查泄水阀全关时，各测压管液面是否齐平， 若不平，则需排气调平。
➢ 实验完成，打开所有阀门，关闭电源。
西南石油大学流体力学实验报告
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
水力学实验报告材料思考题问题详解
水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
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
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15
16
17
18
19
毕托管测速计算表
毕托管测点编号
6
8
12
水力学实验报告思考题答案（全）
⽔⼒学实验报告思考题答案（全）⽔⼒学实验报告思考题答案（⼀）伯诺⾥⽅程实验（不可压缩流体恒定能量⽅程实验）1、测压管⽔头线和总⽔头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管⽔头线(P-P)沿程可升可降，线坡J P 可正可负。
⽽总⽔头线(E-E)沿程只降不升，线坡J P 恒为正，即J>0。
这是因为⽔在流动过程中，依据⼀定边界条件，动能和势能可相互转换。
如图所⽰，测点5⾄测点7，管渐缩，部分势能转换成动能，测压管⽔头线降低，J P >0。
，测点7⾄测点9，管渐扩，部分动能⼜转换成势能，测压管⽔头线升⾼，J P <0。
⽽据能量⽅程E 1=E 2+h w1-2，h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E 2恒⼩于E 1，（E-E ）线不可能回升。
（E-E ）线下降的坡度越⼤，即J 越⼤，表明单位流程上的⽔头损失越⼤，如图上的渐扩段和阀门等处，表明有较⼤的局部⽔头损失存在。
2、流量增加，测压管⽔头线有何变化？为什么？1）流量增加，测压管⽔头线（P-P ）总降落趋势更显著。
这是因为测压管⽔头222gAQ E pZ H p -=+=γ，任⼀断⾯起始的总⽔头E 及管道过流断⾯⾯积A 为定值时，Q 增⼤，g v 22就增⼤，则γpZ +必减⼩。
⽽且随流量的增加，阻⼒损失亦增⼤，管道任⼀过⽔断⾯上的总⽔头E 相应减⼩，故γpZ +的减⼩更加显著。
2）测压管⽔头线（P-P ）的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过⽔断⾯有g A Q g A Q A Q g v g v v p Z H P 2222222212222222122ζζγ+-=+-=+= g A Q A A 212222122???? ?-+=ζ式中ζ为两个断⾯之间的损失系数。
管中⽔流为紊流时，ζ接近于常数，⼜管道断⾯为定值，故Q 增⼤，H ?亦增⼤，()P P -线的起落变化更为显著。
3、测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断⾯，测点⾼差0.7cm ，γpZ H P +=均为37.1cm （偶有⽑细影响相差0.1mm ），表明均匀流各断⾯上，其动⽔压强按静⽔压强规律分布。
不可压缩理想流体元流能量方程
不可压缩理想流体元流能量方程
不可压缩理想流体元流能量方程是描述不可压缩理想流体在流动过程中能量守恒的方程。
该方程可以通过质量守恒方程和动量守恒方程推导得出。
首先，根据质量守恒方程，我们知道单位时间内通过流体元的质量变化等于进入流体元的质量净流量减去离开流体元的质量净流量。
对于不可压缩流体，密度是恒定的，因此质量守恒方程可以简化为：ρ1A1V1 - ρ2A2V2 = 0
其中，ρ1和ρ2分别是流体元进入和离开时的密度，A1和A2分别是流体元进入和离开时的截面积，V1和V2分别是流体元进入和离开时的速度。
接下来，根据动量守恒方程，我们知道单位时间内通过流体元的动量变化等于进入流体元的动量净流量减去离开流体元的动量净流量。
对于不可压缩流体，可以使用欧拉方程来描述动量守恒：ρ1A1V1^2 + P1A1 - ρ2A2V2^2 - P2A2 = 0
其中，P1和P2分别是流体元进入和离开时的压力。
根据热力学第一定律，单位时间内通过流体元的能量变化等于进入流体元的能量净流量减去离开流体元的能量净流量。
对于理想流体，可以假设没有内能的变化，并且忽略流体元的体积力（如重力）。
因此，不可压缩理想流体元流能量方程可以表示为：
ρ1A1V1^3/2 + P1A1V1 - ρ2A2V2^3/2 - P2A2V2 = 0
这就是不可压缩理想流体元流能量方程，描述了在不可压缩流体
中流动的能量守恒关系。
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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
80
万方数据
机电技术.. 2007年第.. 1期经验交流..
图.. 3 实验管道长度方向上对应的测压管水头线.. P-P和总头线.. E-E
2.2实验分析
分析表中不同流量下的两组总水头数据流
量越大流速越高沿程流动能量损失越大从
而定性定量验证了不可压缩流体恒定流能量方
程
由图.. 3可见测压管水头线(P-P)沿程有升
有降斜率可正可负而总水头线(E-E)沿实验
管道逐渐下降由此可见流体在流动过程中依
据一定的边界条件动能和势能可相互转换如
图2所示测点5至测点7管渐缩部分势能
转换成动能测压管水头线降低测点7至测点..
9管渐扩部分动能又转换成势能测压管水
头线升高而依据能量方程..
E1=E2+hw1-2
我们注意到测点.. 23位于均匀流断面见
图.. 1测点高差.. 0.7cm均为.. 37.0cm表明均
匀流各断面上动水压强按静水压强规律分布
式中E1为第一截面上的能量E2为第二截
面上的能量.. hw1-2为沿程损失能量 hw1-2是不可
逆的即恒有.. h w1-2>0故.. E2恒小于.. E 1总水头
线不可能回升总水头线下降的坡度越大说明
单位流程上的水头损失越大同时从图3的总水
头线变化趋势也定性的证明了伯努利能量方程
由表1数据可知实验管道上的测点7的测
压管液面低于管轴线表明.. 7点附近流断是真空
参考文献
区即使拔下测点7处的皮管也会发现水不是
往下流这说明是气体跑到实验管道中去了原
因是测点.. 7点处的管径小造成该处的流速水头
变大即大部分的势能转换成了动能而测点.. 9
的测压管液面高出管轴线表明测点9处在正压
下同理拔下测点9处的皮管测点有水流出
原因是测点7至测点9是水流由小管径到大管径
的过程流速水头由小变大即动能又基本转换成
势能了联系到生活中的自来水供水情况在同
一根给水管道上离水塔远的地方有水离水塔
近的地方反而可能无水这完全是能量转换引起
的
观察测管10和11由表1中的测压管数值
可见两点的测管中的液面高低相差比较大且
流量越大相差也越大10管高11管低与23测点的测压管水头显著这是由于急变流断面上除重力外还有离心惯性力作用因此不能
作为总水头的计算断面在绘制总水头线时测
点.. 1011应舍弃
3 结束语
伯努利方程的实质是能量守恒定律在流体
力学中的表现形式该实验通过对数据的处理
分析讨论旨在对教师指导和启发学员深入思考
起到抛砖引玉的作用
[1]蔡增基,龙天渝主编.流体力学泵与风机[M].北京中国建筑工业出版社,1999.
[2]毛根海.工程流体力学实验[M].浙江大学水利实验室
作者简介蔡礼权1974年男福建工程学院工程师主要从事流体力学实验教学
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万方数据
不可压缩流体恒定流能量方程实验分析
作者：蔡礼权
作者单位：福建工程学院环境与设备工程系,福建,福州,350007
刊名：
机电技术
英文刊名： MECHANICAL & ELECTRICAL TECHNOLOGY
年，卷(期)： 2007,30(1)
被引用次数：1次
参考文献(2条)
1.毛根海工程流体力学实验
2.蔡增基;龙天渝流体力学泵与风机 1999
引证文献(1条)
1.张斌伯努利方程的扩展讨论[期刊论文]-塔里木大学学报 2008(4)
本文链接：/Periodical_jdjs200701029.aspx。