恒定总流伯努利方程综合性实验
液体力学实验报告(土木) 2014级解读
华东交通大学土建学院流体力学（大类）实验指导书及报告班级：姓名：学号：实验一点压强量测实验一、实验目的与要求1.掌握测量任一点相对压强与绝对压强的方法，并加深理解相对压强与绝对压强的概念；2.验证水静力学的基本方程，掌握测压管与压差计的工作原理与量测技能；3.熟练并准确完成测压管与压差计的读数任务；4.通过实验分析，学会应用水静力学知识解决实际工程测量问题。
二、实验原理实验原理主要为静力学的基本方程及原理，即：（1）在重力作用下，水静力学的基本方程：Z+P/γ=C（常数）或P=P0+γh。
式中：Z-被测点与基准面的垂直高度；P-被测点的静水压强；P0为水箱的液面压强；γ-水的容重；h-被测点在水箱中的垂直淹没深度。
（2）静力学的等压面原理，即对于连续同种介质，液体处于静止状态时，水平面即为等压面。
三、实验仪器与装置本点压强量测实验主要的仪器设备包括：带标尺的测压管，U型测压管，加压打气球，量杯等。
实验装置流程如图1所示。
图1 点压强量测实验装置四、实验方法与步骤1.熟悉实验装置的主要组成构件及各部分的功能与作用，包括加压与减压方法，检查仪器是否密封等。
2.记录实验装置流程中的主要常数。
3.打开通气阀1，保持液面与大气相通，此时水箱水面压强P0=P a，其相对压强为零，观测记录水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；4.水面增压操作：关闭放水阀，用打气球向水箱水面以上气体空间加压，并分别使管1与管2水面上升约3cm时停止加压，并关闭阀1，读取并记录各测压管液面高度值，包括测压管1与测压管2中水面至标尺起点高度h1与h2，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。
计算水箱液面下A、B两点的压强及液面压强。
重复该步骤操作两次，每次操作使测压管高度变化3cm左右，便于读数。
5.水面减压操作：关闭通气阀，打开放水阀并缓慢放水，放出少许水量后，读取并记录两测压管及U型测压管液面至标尺起点的高度h1、h2、h3与h4，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。
浙江大学实验报告(流体力学)
本科实验报告（流体力学）姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：2019年12 月30 日实验报告课程名称：流体力学实验类型：验证性实验项目名称：(一)流体静力学综合型实验实验日期：2019 年11月13日一、实验目的和要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能;2.验证不可压缩流体静力学基本方程;3.测定油的密度;4.通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析,加深流体静力学基本概念理解,提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验内容和原理1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z + p/ρg = C 或p = p0 + ρgh式中:z——被测点相对基准面的位置高度;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;ρ——液体密度;h——被测点的液体深度。
2.油密度测量原理方法一：测定油的密度ρ0，简单的方法是利用实验装置的U型测压管8，再另备一根直尺进行直接测量。
实验时需打开通气阀4，使p0 =0。
若水的密度ρw为已知值，由等压面原理有ρ0/ρw = h1/H方法二：不另备测量尺，只利用测管2的自带标尺测量。
先用加压打气球5打气加压使U型测压管8中的水面与油水交界面齐平，有p01 =ρw gh1 = ρ0gH再打开减压放水阀11降压，使U型测压管8中的水面与油面齐平，有p02 = -ρw gh2 = ρ0gH-ρw gH联立两式则有ρ0/ρw = h1/(h1+h2)三、主要仪器设备图.1 流体静力学综合型实验装置图1. 测压管2. 带标尺测压管3. 连通管4. 通气阀5. 加压打气球6. 真空测压管7. 截止阀8. U型测压管9. 油柱10. 水柱11. 减压放水阀四、操作方法与实验步骤1.定性分析实验（1）测压管和连通管判定。
按测压管和连通管的定义,实验装置中管1、2、6、8都是测压管，当通气阀关闭时,管3无自由液面,是连通管。
(2)测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
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。
工程流体力学实验报告(3代学生样版)讲解
工程流体力学实验指导书与报告毛根海编著杭州源流科技有限公司毛根海教授团队2013年3月目录2-1 流体静力学综合型实验 (1)2-2 恒定总流伯努利方程综合性实验 (8)2-3文丘里综合型实验 (17)2-4 雷诺实验 (23)2-5 动量定律综合型实验 (27)2-6 孔口出流与管嘴出流实验 (33)2-7 局部水头损失实验 (38)2-8 沿程水头损失实验 (43)2-9毕托管测速与修正因数标定实验 (49)2-10 达西渗流实验 (54)2-11 平面上的静水总压力测量实验 (59)2-1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能；2.验证不可压缩流体静力学基本方程；3.测定油的密度；4.通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图.1 流体静力学综合型实验装置图1. 测压管2. 带标尺测压管3. 连通管4. 通气阀5. 加压打气球6. 真空测压管7. 截止阀8. U型测压管9. 油柱10. 水柱11. 减压放水阀说明：下述中的仪器部件编号均指实验装置图中的编号，如测管2即为图1中“2. 带标尺测压管”。
后述各实验中述及的仪器部件编号也均指相应实验装置图中的编号。
2. 装置说明(1) 流体测点静压强的测量方法之一——测压管流体的流动要素有压强、水位、流速、流量等。
压强的测量方法有机械式测量方法与电测法，测量的仪器有静态与动态之分。
测量流体点压强的测压管属机械式静态测量仪器。
测压管是一端连通于流体被测点，另一端开口于大气的透明管，适用于测量流体测点的静态低压范围的相对压强，测量精度为1mm 。
测压管分直管型和“U ”型。
直管型如图1中管2所示，其测点压强p gh ρ=，h 为测压管液面至测点的竖直高度。
“U ”型如图中管1与管8所示。
直管型测压管要求液体测点的绝对压强大于当地大气压，否则因气体流入测点而无法测压；“U ”型测压管可测量液体测点的负压，例如管1中当测压管液面低于测点时的情况；“U ”型测压管还可测量气体的点压强，如管8所示，一般“U ”型管中为单一液体（本装置因其它实验需要在管8中装有油和水两种液体），测点气压为p g h ρ=∆，∆h 为“U ”型测压管两液面的高度差，当管中接触大气的自由液面高于另一液面时∆h 为 “+”，反之∆h 为“-”。
实际流体恒定总流的伯努利方程讲解
u2 dQ＝ u3dA＝ v3A＝v2 Q
Q 2g
2g A
2g
2g
3.水头损失积分：
h' l12
dQ
Q
物理含义：表示单位时间内流体克服1-2流段的摩擦阻 力作功所损失的机械能
为了计算方便，设 hw 为单位重量流体
在两过流断面上的平均能量损失。
h' l12
——实际流体恒定总流的能量方程式， 也称之为恒定总流伯努利方程。
伯努利方程的目的：确立了恒定总流流动中势能和动能、 流速和压强相互转化的普遍规律。
（二）恒定总流能量方程式的应用 船吸现象
案例： 1912年秋季的某一天,当时世界上最大的远洋轮船—— “奥林匹克号”正航行在大海上,在离“奥林匹克号”100m的地方,有 一比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶着,这时却发生 了一件意外的事情:小船好像被大船吸过去似的,完全失控,一个劲地 向“奥林匹克号”冲去，最后,“豪克号”的船撞在“奥林匹克号”的 船舷上,把“奥林匹克撞了个大洞。是什么原因造成这次事故呢?
5.两断面间没有分流或合流
18
假设两断面间有分流或合流的情况：
19
z1＋
p1
g
＋ 1 v12
2g
＝z
＋
2
p2
g
＋ 2 v12
2g
＋h
l1-2
z1＋
p1
g
＋ 1 v12
2g
＝z
＋
3
p3
g
＋
3
v
2 3
2g
＋h
l1-3
结论：对于断面有分支的流动，在列方程时，只需 计入所列断面间的能量损失，不需要考虑另一股分 支流的能量损失。
实际流体恒定总流的伯努利方程
实际流体恒定总流的伯努利方程一、生活实际船吸现象案例： 1912年秋季的某一天,当时世界上最大的远洋轮船——“奥林匹克号”正航行在大海上,在离“奥林匹克号”100m的地方,有一比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶着,这时却发生了一件意外的事情:小船好像被大船吸过去似的,完全失控,一个劲地向“奥林匹克号”冲去，最后,“豪克号”的船撞在“奥林匹克号”的船舷上,把“奥林匹克撞了个大洞。
是什么原因造成这次事故呢?小实验小实验：如果两手各拿一张薄纸，使它们之间的距离大约4-6厘米，然后用嘴向着两张纸中间吹气，如图所示，纸张是向内靠还是向外飘动？想一想，动手试试看二、恒定总流能量方程式的推导恒定元流能量方程方程两端乘以重量流量，得单位时间内通过元流两过流断面的能量关系：积分，得单位时间内通过总流两过流断面的能量关系：1.势能积分:物理含义：表示单位时间内通过断面的流体势能如果断面是渐变流,服从静压强分布规律2.动能积分：物理含义：表示单位时间内通过断面的流体动能。
引入一个动能修正系数（是实际动能与按断面平均流速计算的动能之比）3.水头损失积分：物理含义：表示单位时间内流体克服1-2流段的摩擦阻力作功所损失的机械能为了计算方便，设为单位重量流体在两过流断面上的平均能量损失。
——实际流体恒定总流的能量方程式，也称之为恒定总流伯努利方程。
伯努利方程的目的：确立了恒定总流流动中势能和动能、流速和压强相互转化的普遍规律。
适用条件1.恒定流2.流体是不可压缩的3.列方程的两个断面必须是渐变流的过流断面（均匀流更没问题）4.整个流段质量力只有重力，不受惯性力的作用5.两断面间没有分流或合流断面间无能量的输入和输出：在实际工程中，有能量的输入和输出的情况还是非常多的，比如：管道中有风机或者水泵就会有能量的输入，如果管道中安装水轮机或汽轮机，就可以输出能量。
对这种情况只要把守恒关系建立起来就行了+Hi能量的输入，-Hi能量的输出（二）恒定总流能量方程式的应用船吸现象案例： 1912年秋季的某一天,当时世界上最大的远洋轮船——“奥林匹克号”正航行在大海上,在离“奥林匹克号”100m的地方,有一比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶着,这时却发生了一件意外的事情:小船好像被大船吸过去似的,完全失控,一个劲地向“奥林匹克号”冲去，最后,“豪克号”的船撞在“奥林匹克号”的船舷上,把“奥林匹克撞了个大洞。
伯努利实验
五、总结
1、改进后的伯努利方程验证实 2、分别通过实验装置中的２根实验 验首次将伯努利方程验证实验分为 管道来进行验证，并在实验管道中 理想恒定元流伯努利方程验证和实 设置流体流态的调控和判断部件。 际恒定总流伯努利方程验证两部分。
3、改进后的伯努利方程验证实 4、有效引导人们从更深层面去理解
验的实验装置能直观、明了地反应 伯努利方程及其所体现出能量转换
Company LOGO
伯努利方程验证实验 及装置改进
小组成员： 指导老师：龙天渝
目录
1. 前言 2.实验原理 3.实验装置和方法 4.实验数据及分析 5.总结
一、前 言
❖ 伯努利方程采用能量守恒定律解决了流体的流动问题，明 确了动能和势能、流速和压强相互转换的普遍规律，是流 体力学中最基本、最重要的方程。
❖ 但是目前普遍采用的不可压缩流体恒定伯努利方程验证实 验及实验仪最突出的问题是没有将理想恒定元流伯努利方 程和实际恒定总流伯努利方程加以区分，将理想恒定流和 实际恒定流混为一谈，不利于学生对伯努利方程基本原理 的理解。
❖ 为此对现今广泛使用的伯努利方程验证实验及仪器进行了 改进，改进后的伯努利方程验证实验目的明了，数据准确， 能有效提高实验效果，帮助引导学生从更深层面去理解伯 努利方程及其所体现出能量转换规律。
—为压强水头，表示单位质量流体所具有的压强势能（压能）
u2 —流速水头，表示单位质量流体所具有的动能
2g
HP H z
z p
p+
—测压管水头，表示单位质量流体所具有的总势能
u2 —总水头，表示单位质量流体所具有的机械能
2g
二、实验原理
❖ 实际恒定总流伯努利方程
实际流体运动时，黏滞力对运动有阻力。为了克服这个
《流体力学》恒定总流伯努利方程综合性实验
《流体力学》恒定总流伯努利方程综合性实验一、实验目的与要求验证流体恒定总流的能量方程；观察恒定流条件下管道断面或管程高度发生改变时，水流的位置时能、压强势能和动能的沿程变化规律；考察均匀流、渐变流、急变流及水流的特征；掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
绘制测压管的水头线和总水头线。
二、实验装置本实验的装置如图5.1所示图5.1伯努利方程综合性实验装置图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.流量调节阀 说明本仪器测压管有两种：1.毕托管侧压管（表3.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头H ’(g up2z 2++=γ)，需注意一般情况下H ’与断面总水头H （gυγp z 22++=）不同（因一般u ≠υ），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3.1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（电子秤另备）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 ）i w i i i i h gp z g p z -+++=++122111122υαγυαγ 取α1 = α2 = … αn = 1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γp z +值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速υ及g22αυ，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与实验步骤1.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。
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。
实验五 伯努力方程实验
实验五伯努利方程实验一、实验目的1．观察恒定流条件下，通过管道水流的位置势能、压强势能和动能的沿程转化规律，加深理解能量方程的物理意义及几何意义。
2．学习用比托管和体积法测量流速的技能。
3．学习使用测压管、总压管测水头的实验技能及绘制水头线的方法。
4．验证流体定常流的伯努利方程。
二、实验原理1、理想流体的运动方程（欧拉方程）在恒定流、质量力仅有重力、流体不可压条件下有伯努利积分：（沿流线）。
2、伯努利积分的物理意义是：对于不可压理想流体的恒定流动，总水头（位置水头、压强水头和速度水头之和）或单位重量液体的总机械能（位置势能、压强势能和动能之和）沿流线是保持不变的。
3、伯努利积分可直接运用于恒定元流，重力场中，理想、不可压流体恒定元流的1-1、2-2两个断面上，总水头相等，即：。
4、毕托管利用测压管和总压管（测速管）测得总水头和测管水头之差–速度水头，可用来测量流场中某点的流速，即2=∆。
u g h图1毕托管测速原理5、在渐变流的过水断面上，惯性力的分量为零，质量力与压差力的分量在此平面上相互平衡，所以渐变流的过水断面上，压强分布规律与静水中是一样的，即测管水头为常数。
6、理想、不可压流体恒定总流的能量方程为其中1-1、2-2两个过水断面应处于渐变流段中，分别是两断面的动能修正系数。
若考虑实际（粘性）流体流动时的能量损失，则断面1-1是上游断面，断面2-2是下游断面，为断面1-1、2-2之间单位重量流体的能量损失，包括沿程和局部损失。
图2实验原理图7、定常总流能量方程的各项都是长度量纲，所以可将它们沿程变化的情况几何表示出来，称为水头线。
可分别画出测管水头线和总水头线。
三、实验装置实验装置如图3所示，在自循环恒定管道流上串联变截面圆管和弯管。
在A，B，C，D四个断面管壁上的不同位置各接出四个毕托管，其中的测压管接在管壁上，总压管迎着来流方向放置在管轴处。
管中流速可用尾阀来调节，设置专用量水箱进行流量的量测。
伯努利方程
伯努利方程的应用
• 比托管测速
柏努利方程
• 文丘里管
伯努利方程的应用
在船长的航海指南里， 在船长的航海指南里，应当对两条同向并行船只的速 度和容许靠近的距离，加以明确的规定。 度和容许靠近的距离，加以明确的规定。
• 轮船为什么会相撞 轮船为什么会相撞?
•两船之间的水流流速大，压强小 两船之间的水流流速大， 两船之间的水流流速大 •两船外侧的水流流速小，压强大 两船外侧的水流流速小， 两船外侧的水流流速小
伯努利方程的应用
飞机升空的原理
伯努利方程的应用
思考
• 讨论为什么乒乓球中的上旋球的飞行弧线比 讨论为什么乒乓球中的上旋球 上旋球的飞行弧线比
不转球的飞行弧线低 不转球的飞行弧线低
伯努利方程的应用
为什么乒乓球掉不下来？ 为什么纸会向中间靠拢？ 为什么乒乓球掉不下来？ 为什么纸会向中间靠拢？ 理
喷雾器的工作原
u2 机械能—— z + + 机械能 γ 2g p
Bernoulli方程表明，对于理想流体，其位能、压力能和 方程表明，对于理想流体，其位能、 方程表明 动能可以互相转换，但总和不变。 动能可以互相转换，但总和不变。Bernoulli方程为能量 方程为能量 守恒方程在理想液体中的应用或表现形式。 守恒方程在理想液体中的应用或表现形式。
伯努利方程
适用条件: • 无粘 • 不可压缩 • 重力 • 缓变
1 2 p + ρ v + ρ gh = 常量 2
沿同一流线
动能+重力势能+压力势能=常数
伯努利方程
Bernoulli方程的物理意义 方程的物理意义
1、物理意义 、 位能—— 位能
z
流体力学实验室伯努利(能量)方程实验设备
伯努利（能量）方程实验是流体力学中基本实验，通过该实验提高学生对流体力学等诸多水力学现象的实验分析能力。
通过定量测试实验，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，掌握绘制测压管水头线和总水头线的方法。
通过设计性试验，训练理论分析与研究相结合的科研能力。
关于流体力学实验室伯努利（能量）方程实验小编先给大家介绍了解一下。
一、实验名称：自循环伯努利方程综合实验仪型号：MGH-ZN 2-2-3规格及功率：1560*550*1380，220V，100W主要功能：流量电测实时显示与手测功能并存，实验内容多功能；定量测量实验——验证伯努利方程；定性分析实验——演示测压板直接显示的总水头线与测压管水头线，均匀流与非均匀流断面上动压强分布以及沿程能量转换规律等；设计性实验——变水位对喉管真空度影响；主要配置及技术参数：美国原装进口0.5级密度传感器，实时数显1级精度管道式流量仪，计算机型实验桌，自循环供水系统，低噪环保型水泵，可控硅无级调速器，有机玻璃蓄水箱与恒压供水器，测流速毕托管7只，有12测点的变高程变管径的实验管道，自循环管阀，有滑尺与校准镜面的可调式19管测压计，高教社出版的配套教材。
提供实验报告测试样本（可作调试验收标准）观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。
二、数字型伯努利方程综合实验型号：MGH-ZN 2-2-3D，具体配置请详询。
三、计算机测控型伯努利方程综合实验型号：MGH-ZN 2-2-4D，具体配置请详询。
流体力学实验中，能量方程实验部分涉及的有上水箱、能量方程实验管道、水阀门、调节阀门、水泵、测压管和计量水箱等。
实验步骤和方法：1. 开启水泵，全开上水阀门使水箱注满水。
2. 再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。
3. 检查在实验过程调节流速的调节阀门，使其开至适当位置。
4. 调节出水阀门至一定开度测定能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。
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恒定总流伯努利⽅程综合性实验、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。
、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⑴⾄另⼀断⾯（i）的伯努利⽅程式（i=2,3…,n）2 2P l ：'l V l P i :'i V i .取冷2⼆卄⼖1,选好基准⾯，从已设置的各断⾯的测压管中读出Z ?上值,Pg测出通过管路的流量，即可计算出断⾯平均流速v及丄，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，即在同⼀断⾯上空⼷"，但在不同过流断⾯上的测压管⽔头不同,Z ?単飞Z2 ?単；急变流断⾯上z ? < C[g 1g [ g、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.定量分析实验⼀⼀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迪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d i=丄4 10-2m 喉管段d2=10 10-2m 扩管段d3=20 10-2m⽔箱液⾯⾼程5= 47.29 10-2m 上管道轴线⾼程' z= 18.7 10-2m(基准⾯选在标尺的零点上)2?实验数据记录及计算结果表2测压管⽔头h i，流量测记表(其中h⼆⼄，单位10-2m，i为测点编号)表3计算数值表P i 阿 #⼋2⑵总⽔头H i (其中已⼆⼄！丄，单位10-2m, i为测点编号)3?成果要求(1)回答定性分析实验中的有关问题。
恒定总流伯努利方程综合性实验知识讲解
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 )221111w122i i i i i p p z z h g g g gααρρ-++=+++v v取α1＝α2＝αn …＝1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出pz gρ+值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及22g αv ，从而可得到各断面测管水头和总水头。
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，即在同一断面上pz C gρ+=，但在不同过流断面上的测压管水头不同，1212p p z z g g ρρ+≠+；急变流断面上p z C gρ+≠。
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= 1.4 ⨯10-2m 喉管段d2=1.0⨯10-2m 扩管段d3=2.0⨯10-2m水箱液面高程∇0= 47.29 ⨯10-2m 上管道轴线高程∇z= 18.7 ⨯10-2m（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 管径记录表表2 测压管水头h i ，流量测记表（其中ii i p h z gρ=+，单位10-2m ，i 为测点编号）表3 计算数值表 (1) 流速水头(2) 总水头H i （其中2i i i i p H z g gρ=++，单位10-2m ，i 为测点编号） 3．成果要求(1) 回答定性分析实验中的有关问题。
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，验证液体恒定总流的伯努利方程。
二、实验装置1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图1 伯努利方程综合性实验装置图1. 自循环供水器2. 实验台3. 水泵开关4. 溢流板5. 稳水孔板6. 恒压水箱7. 实验管道8. 测压点①~○199. 弯针毕托管10. 测压计11. 滑动测量尺12. 测压管①~○1913. 实验流量调节阀14.回水漏斗15. 稳压筒16.传感器17. 智能化数显流量仪2．装置说明(1) 流量测量——智能化数显流量仪智能化数显流量仪系统包括实验管道内配套流量计、稳压筒15、高精密传感器16和智能化数显流量仪17（含数字面板表及A/D 转换器）。
该流量仪为管道式瞬时流量仪，测量精度一级。
流量仪的使用方法，需先排气调零，待水箱溢流后，间歇性全开、全关管道出水阀13数次，排除连通管内气泡。
再全关阀13，待稳定后将流量仪调零。
测流量时，水流稳定后，流量仪所显示的数值即为瞬时流量值（以下实验类同）。
(2) 测流速——弯针管毕托管弯针管毕托管用于测量管道内的点流速，为减小对流场的干扰，本装置中的弯针直径为φ1.6⨯1.2 mm （外径⨯内径）。
实验表明只要开孔的切平面与来流方向垂直，弯针管毕托管的弯角从90︒~180︒均不影响测流速精度，如图2所示。
(3) 本仪器测压点有两种： 1) 毕托管测压点，图1中标号为①、⑥、⑧、○12、○14、○16、○18（后述加*表示），与测压计的测压管连接后，用以测量毕托管探头对准点的总水头值，近似替代所在断面的平均总水头值，可用于定性分析，但不能用于定量计算；2) 普通测压点，图1中标号为②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、○11、○13、○15、○17、○19，与测压计的测压管连接后，用以测量相应测点的测压管水头值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 12z ip ii vi2hw1 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，gz1p1z2p2；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 m3 -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 10-2m上管道轴线高程z= 18.710-2m（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 1416 18 测点编号 ①* ④ ⑤ ⑩○ * ○ * ○* ○ *③ ⑦ ⑨ 11 13 1517 19○ ○ ○○ ○管径 d /10-2m1.4 1.4 1.4 1.4 1.0 1.41.4 1.4 1.42.0 1.4两点间距 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29.5 16 16l/ 10-2m表 2 测压管水头 h i ，流量测记表（其中 h i z i pi，单位 10-2m ， i 为测点编号）g实验 h2 h3h4 h5h7h9 h10 h11 h13 h15 h17 h19qV次 /(10-6m 3/s) 数1 37.1 37.1 36.0 35.3 6.0 2023.1 15.8 17.2 8.211.32211.632 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qV1 V 1 t 1 211.63管径 d/(10 -6m 3/s)/10-2m A v v 22g/10-4m 2/(10-2m/s) /10-2m 1.40 1.539 137.511 9.648 1.00 0.785269.592 37.082 2.00 3.142 67.355 2.315 (2) 总水头 Hi （其中 H iz i p iv i2 ，单位g2gqV 2 V 2 t 2167.67/(10 -6m 3/s)Avv 22g /10-4m 2/(10-2m/s)/10-2m1.539 108.9473684 6.0560.785 213.593 23.276 3.14253.364 1.45310-2m ， i为测点编号）实验H2H4H 5H 7H9H 13 H15 H17H19q V次数 /(10 -6m 3/s)1 46.75 45.65 44.95 43.08 29.64 26.84 17.85 13.61 11.64 211.63 249.96 48.86 47.96 36.08 32.56 30.26 21.06 19.55 14.85167.673．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）。
/ mm4003001 26810 2007 03 4 9 115 040 40 60 60 40 135113 12 10050 014 16 18115 17 19195 160 16080 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200/ mm图 5 绘制测压管水头线坐标图第一次试验测压管水头线第一次试验总水头线406030402020100 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9图 6.测压管水头线图 7.总水头线五、分析思考题1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？答：测压管水头线沿程可升可降，线坡可正可负。
而总水头线沿程只降不升，线坡恒为正，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。
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。
而据能量方程 E1 E2 hw1 2 , hw1 2 为损失能量，是不可逆的，即恒有hw1 2 >0，故 E2 恒小于E1 ，总水头线不可能回升。
总水头线下降的坡度越大，即J 越大，表明单位流程上的水头损失越大，如渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。
但总水头线变化一直处于下降趋势，测压管水头为Z P , 而总水头为Z P V 2。
测压管水头对应液体流动的总势能，总水头对应机械能，液体是从2g总机械能大的地方流向总机械能小的地方。
2．阀门开大，使流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？答：（1）流量增加，测压管水头线总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头p v2Q 2，任一断面起始时的总水头 E 及管道过流断面H p Z E E2g 2gA2面积 A 为定值时， Q 增大，v2就增大，则 Z p 必减小。
而且随流量的增加阻2g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 Z p 的减小更加显著。
（2）测压管水头线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,管中水流流速过快时为紊流，两个断面之间的损失系数接近于常数，管道断面为定值，故Q 增大， H 亦增大，测压管水头线的起落变化就更为显著。
3．由毕托管测量的总水头线与按实测断面平均流速绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。
答：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 Z p 值加断面平均流速水头v 2绘制的。
据经验资2g料，对于圆管紊流，只有在离管壁约 0.12 d 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。
4．为什么急变流断面不能被选作能量方程的计算断面？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，还有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。
六、注意事项1.各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。
2.稳压筒内气腔越大，稳压效果越好。
但稳压筒的水位必须淹没连通管的进口，以免连通管进气，否则需拧开稳压筒排气螺丝提高筒内水位；若稳压筒的水位高于排气螺丝口，说明有漏气，需检查处理。
3.传感器与稳压筒的连接管要确保气路通畅，接管及进气口均不得有水体进入，否则需清除。
4.智能化数显流量仪开机后需预热3~5 分钟。