能量方程（伯努利方程）实验.doc

第3章能量方程（伯努利方程）实验3. 1实验目的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，通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步加深 对基本概念的理解，提高解决静力学实际问题的能力3） 掌握流速、流量等动水力学水力要素的实验量测技能3. 2实验装置能最方程（们努利方程）实验装置见图3」图3.1能量方程（伯努利方程）实验装置图说明：木实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道（共有三种不同内径的管道）、测压计、实 验台等组成，流体在管道内流动时通过分布在实验管道各处的7根皮托管测压管测量总水头或12根 普通测压管测量测压管水头，其中测点1、6、8、12、14、16和18均为皮托管测压管（示意图见图23.2） ,用于测量皮托管探头对准点的总水头H，（ = Z+^ + —）, 余为普通测压管（示意图见图r 2g3.3） ,用于测量测压管水头图3.2安装在管道中的皮托管测压管示意图3. 3实验原理当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以恒定流速流动，在实验管道中沿管内水流 方向取n个过水断而，从进口断而（1）至另一个断面&）的能量方程式为：2 2Z. + 上-H = Zj + 上-H !—F h f =常数 （3.1 ）r 2g z r 2g 7式中：i=2, 3, , n；Z——位置水头；p———压强水头；rv2—— 速度水头；2ghf——进口断面（1）至另一个断面⑺的损失水头。

从测压计中读岀各断面的测压管水头（Z +上），通过体积时间法或重量时间法测出管道流量, rV2计算不同管道内径时过水断血平均速度V及速度水头二，从而得到各断血的测压管水头和总水头2g3. 4实验方法与步骤1） 观察实验管道上分布的19根测压管，哪些是普通测压管，哪些是皮托管测压管观察管道 内径的大小，并记录各测点管径至表3.12） 打开供水水箱开关，当实验管道充满水时反复开或关流最调节阀，排除管内气体或测压管 内的气泡，并观察流量调节阀全部关闭时所有测压管水血是否平齐（水箱溢流时）如不平，则用吸 气球将测压管中气泡排出或检杏连通管内是否有异物堵寒确保所有测压管水面平齐示才能进行实 验，否则实验数据不准确3） 打开流最调节阀并观察测压管液曲变化，当最示一根测压管液面下降幅度超过50%时停止 调节阀门待测压管液面保持不变后,观察皮托管测点1、6、8、12、14、16和18的读数（即总水 头，取标尺零点为基准而，下同）变化趋势：沿管道流动方向，总水头只降不升而普通测压管2、 3、4、5、7、9、10、11、13、15、17、19的读数（即测压管水头）沿程可升可降观察直管均匀 流同一断面上两个测点2、3测压管水头是否相同？验证均匀流断面上静水压强按动水压强规律分 布。

弯管急变流断血上两个测点10、11测压管水头是否和同？分析急变流断面是否满足能力方程应 用条件？记录测压管液面读数，并测记实验流量至表3.2、表3.34） 继续增大流量，待流量稳定后测记第二组数据（普通测压管液而读数和测记实验流量）5） 重复笫4步骤，测记第三组数据，要求19号测压管液面接近标尺零点6） 实验结束关闭水箱开关，使实验管道水流逐渐排出2 27） 根据表3」和表3.2数据计算各管道断面速度水头匸和总水头（Z+^- + —）（分别记录于2g r 2g表3.4和表3.5）★操作要领与注意事项：①、实验前必须排除管道内及连通管中气体②、流量调节阀不能完全打 开，要保证第7根和第8根测压管液面在标尺刻度范围内3. 5实验成果与分析1）记录有关常数农3.1各测点断面管径数据农（单位：cm）测点 编号12、3456、78、91()、1112、1314、1516、1718、19管径均匀段D]缩管段均匀段D]扩管段d3均匀段139 cmL02 cm139 cm2.00 cm1.39 cm2）测记测压管静压水头（Z+上）和流量Q,测计皮托管测点读数 r表3.2各测点静压水头（ Z + 2 ）（单位：cm）和流量Q （单位：cm'/s）测点 编号23457913151719流量Q (cm3/s )第一组4039.8393&417.82724.319.621.915.4169.5第二组45.945.945.745.640.342.441.640.140.73987.7第三组表3.3皮托管测点总水头+知（单位:cm）测点 编号16812141618第一组484633.53226.524.523.4第二组47.847.544.343.64241.541.1第三组3）计算速度水头和总水头。

v2农3.4各断面速度水头 （单位：cm） （g=980 cm/s2）2g管径(cm)第一组流量Q =169.5(cm3/s)第二组流量Q =87.7 (cm'/s)第三组流t<2= (cm3/s)A(cm2)V(cm/s)v22g(cm)A(cm2)V(cm/s)v22g(cm)A(cm2)V(cm/s)V22g (cm)£>1=1.391.52111.56.3431.5257.71.699£>2=1020.82206.721.7980.82107.05.841D3 =2.003.1454.01.4883」427.90.397表3.5各断面总水头（ Z + 2 + —）（单位：cm）r 2g测点 编号23457913151719流量！2(cm3/s )第一组46.3446.1445.3444.7439.6033.3430.6425.9423.3921.74169.5第二组47.6047.6047.4047.3046.1444」043.3041.8041.1040.7087.7第三组图3.4总水头线E-E线和测压管水头线P-P线注：图中横向表示测点在管道中的位置，纵向衣示某测点的总水头或测压管水头（单位均为cm）。

测床管水头线P・P 线依表3.2数据绘制，总水头线E・E线依表3.5数据绘制，将所仃测点数据用线段连接，在连线时要考虑同一管径的 线段应平行（沿程水头损失大小随管道长度线性变化）4）根据最大流量吋的数据绘制总水头和测压管水头沿管道变化趋势线（总水头线E-E线和测 压管水头线P-P线绘制于图3.4中）并分析总水头和测压管水头沿管道变化趋势线有何不同？为什 么？答： 总水头沿管道逐渐降低，测压管水头沿管道则冇高冇低因为流体流动时能量损失，所以总水头降低；因为管道有粗细，流体流动时动、势能发生转化，管道 各处势能冇高冇低，所以测压管水头冇离冇低5）流量增加，测压管水头线如何变化？为什么？答：流量增加，测压管水头线下降因为流量增加，相同截而流速增加，速度水头上升，总水头不变或略微降低（沿程损 失增加），则测压竹静水头线降低6）分析同一断面测点2、3是否读数一致？同一断面测点10、11是否读数一致？为什么？答： 测点2、3—•致，测点2、3处的流体仅受重力，满足流体静力学基本方程Z+P/（P*g）二 常数，p—•致，z—•致测点10、11不一致，测点10、11处的流体是急变流，还受到急变离心力，不满足上 述方程，所以Z不一致。

7）皮托管所显示的总水头与实测总水头是否一致，为什么？答：一般都略有差异实测总水头中的速度水头是平均速度的，皮托悸所显示的总水头中 的速度水头是测量点的，所以二者有所不同。