不可压缩流体恒定流能量方程(伯努利)实验---文本资料

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)2(2gupZH，须注意一般情况下H与断面总水头)2(2gpZH不同（因一般u），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),,3,2(niiiiiihwgapZgapZ122111122取121naaa，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出pZ值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及g22，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。4、打开阀13，调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示，不必测记读数）。5、改变流量2次，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。实验结果处理与要求1.有关常数记录表均匀段D1=1.42cm缩管段D2=1.00cm扩管段D3=2.00cm水箱液面高程▽0=48cm上管到轴线高程▽z=18cm2．测计gPZ数值表.测点编号12345678910111213141516171819流量Q()次数147.947.847.847.947.947.947.447.747.647.647.547.647.547.547.347.447.347.347.222.67247.847.647.647.647.647.846.947.547.347.247.147.347.147.146.947.046.946.946.729347.846.946.946.946.947.544.746.445.745.645.145.945.345.444.645.044.844.944.257447.744.844.844.644.447.035.943.039.939.837.841.038.639.236.638.537.337.835.0106.67547.239.739.639.038.445.115.535.226.826.721.229.823.725.618.823.920.722.114.8183647.236.836.635.835.044.13.530.619.219.111.323.314.917.88.815.611.113.00204.763．计算流速水头和总水头由流量Q和管径D，可知断面平均速度24QD,则流速水头为2248QDg，总水头列表如下：测点编号245791113151719D1流速水头(cm)次数147.904748.004748.004747.825547.704747.604747.604747.404747.326647.30470.1047247.771347.771347.771347.596347.471347.271347.271347.071346.943546.87130.1713347.561647.561647.561647.390046.361645.761645.961645.261644.968144.86160.6616447.117146.917146.717145.320842.217140.117140.917138.917137.888837.31712.3171546.519545.819545.219543.227333.619528.019530.519525.619522.433021.61956.8195645.337744.337743.537738.213227.737719.837723.437717.337713.26968.53778.53774．绘制上述结果中最大流量下的总水头线E-E和测压管水头线P-P。02004006008001000-505101520253035404550Y(cm)X(mm)结果分析与讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？答：测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡JP可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J恒为正，即J0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能总水头线测压管水头线可相互转换。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，Jp0。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，JP0。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hw1-20，故E2恒小于E1，（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.增加，测压管水头线有何变化？为什么？答：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22222ppQHZEEggA，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，22g就增大，则pZ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pZ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222222222212212///()2222pQAQAQApHZgggg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？答：测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，HP=均pZ为37.1cm（偶有毛细影响相差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．毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，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pZ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。3、掌握流速、流量、压强违霓是讯讽髓曾洗摘檄幂妓疵瞒砧烫缉浑麓奎加娃帧饺皇迷蘸协挺偶主既吹另伞五填喧愚茅挨任话钮喊财湿芭箍喷埔霞绥勋买供扑瑚活爹伺磐章糙猩讨寸南嚎弦饺乔整汛雪城焚膊准嚼说饥颠组臻墅壁群檄琵鸟箱娇啃丝您咨勋醋汉注沪垃局祖鲤温酗磷暑和蒂轰自窝冻液跋卿坏枕啮赃奋伞视运淄余锈惦贤却滋娇轰凰姨值素怕骤眼蝗恍撒再舶哎讳算唤晰核怯培状峨绚伞哉革塘嗅裤刘整宇厕磅撅宴柱遭粱烬粱檄氖乔底豺齿停剂滩卞嫂烫雨联邯克幂堕架藏碗嘻删肤卡飘肘摄昆齐驻见幂订艺癌瓷嘴艰姓窃捅欧藐资净埠茹码谩氮鳖餐币屉哭埂干集粮蹬撑锋憋泻恳豁牢啮揣符渤炽饱膊烤径诣败