恒定总流伯努利方程综合性实验

恒定总流伯努利方程综合性实验

一、实验目的和要求

1.通过定性分析实验，提高对动水力学诸多水力现象的实验分析能力；

2.通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证流体恒

定总流的伯努利方程，掌握测压管水头线的实验测量技能与绘制方法；

3.通过设计性实验，训练理论分析与实验研究相结合的科研能力。

二、实验原理

1．伯努利方程。在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面，在恒定流动时，可以列出进口断面(1)至另一断面 (i)的伯努利方程式 (i=2,3⋯ ,n)

z1p11v 12

z i

p i

i v

i

2

hw1 i g 2 g g 2g

取 1＝ 2＝ n⋯＝ 1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出z p 值，

g

测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及 v 2，从而可得到各断面

2g

测管水头和总水头。

2．过流断面性质。均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，

p

即在同一断面上 z C ，但在不同过流断面上的测压管水头不同，

g

z1p1z2p2；急变流断面上 z p C 。

g g g

三、实验内容与方法

1．定性分析实验

(1)验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线。

(2)观察不同流速下，某一断面上水力要素变化规律。

(3)验证均匀流断面上，动水压强按静水压强规律分布。

(4) 观察沿流程总能坡线的变化规律。

(5) 观察测压管水头线的变化规律。

(6) 利用测压管水头线判断管道沿程压力分布。

2. 定量分析实验——伯努利方程验证与测压管水头线测量分析实验

实验方法与步骤： 在恒定流条件下改变流量 2 次，其中一次阀门开度大到使 ○19 号测管液面接近可读数范围的最低点，待流量稳定后，测记各测压管液面读

数，同时测记实验流量（毕托管测点供演示用，不必测记读数） 。实验数据处理与分析参考

第五部分内容。

四、数据处理及成果要求

1．记录有关信息及实验常数

实验设备名称：

伯努利方程实验仪

实验台号： __No.3___

实 验 者： ___________A1 组 7 人 _____

实验日期： _5 月 10 日 _

均匀段 d1

-2 m 2 -2 m

3 -2 = 1.

4 10 喉管段 d =1.0 10 扩管段 d =2.0 10 m 水箱液面高程

0= 47.29 10-2

m

上管道轴线高程

z= 18.7

10-2

m

（基准面选在标尺的零点上）

2．实验数据记录及计算结果

表 1 管径记录表

② ⑥ * ⑧*

12 14

16 18 测点编号 ①

* ④ ⑤ ⑩○ * ○ * ○* ○ *

③ ⑦ ⑨ 11 13 15

17 19

○ ○ ○

○ ○

管径 d /10-2

m

1.4 1.4 1.4 1.4 1.0 1.4

1.4 1.4 1.4

2.0 1.4

两点间距 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29.5 16 16

l/ 10-2

m

表 2 测压管水头 h i ，流量测记表（其中 h i z i pi

，单位 10-2

m ， i 为测点编

号）

g

实

验 h2 h3

h4 h5

h7

h9 h10 h11 h13 h15 h17 h19

qV

次 /(10-6

m 3

/s) 数

1 37.1 37.1 36.0 35.3 6.0 20

23.1 15.8 17.2 8.2

11.3

2

211.63

2 43.9 43.9 42.8 41.9 12.8 26.5 29.9 22.6 24.2 15 18.1 8.8 167.67

表 3 计算数值表 (1) 流速水头

q

V1 V 1 t 1 211.63

管径 d

/(10 -6

m 3

/s)

/10-2

m A v v 2

2g

/10-4m 2

/(10-2

m/s) /10-2

m 1.40 1.539 137.511 9.648 1.00 0.785

269.592 37.082 2.00 3.142 67.355 2.315 (2) 总水头 Hi （其中 H i

z i p i

v i

2 ，单位

g

2g

q

V 2 V 2 t 2

167.67

/(10 -6m 3

/s)

A

v

v 2

2g /10-4

m 2

/(10-2

m/s)

/10-2

m

1.539 108.947368

4 6.056

0.785 213.593 23.276 3.142

53.364 1.453

10-2

m ， i

为测点编号）

实验

H2

H4

H 5

H 7

H9

H 13 H15 H17

H19

q V

次数 /(10 -6m 3

/s)

1 46.75 45.65 44.95 43.08 29.64 26.84 17.85 13.61 11.64 211.63 2

49.96 48.86 47.96 36.08 32.56 30.26 21.06 19.55 14.85

167.67

3．成果要求

(1) 回答定性分析实验中的有关问题。 (2) 计算流速水头和总水头。见表 3。

(3) 绘制上述成果中最大流量下的总水头线和测压管水头线。 （轴向尺寸参见图 5，总水头线和测压管水头线可以绘在图 5 上）。