伯努利方程实验

一、实验目的

1、验证流体定常流的伯努利方程；

2、通过对有压管路定常流体实验分析，进一步掌握有压管流中流体能量转换的规律。

二、实验装置

1、流体力学综合实验台（如图所示） 流体力学综合实验台

1、供水箱 2、水泵 3、上水管 4、溢流水箱 5、恒压水箱 6、染色计漏斗 7、伯努力利方程组件 8、局部 阻力组件 9、雷诺实验组件(沿程阻力组件) 10、测压计11、流量调节阀 12、备件箱 13、回水箱 14、实验桌

2．伯努利实验组件（如图所示,单位：mm）

三、实验原理

1、伯努利方程

在实验管路中沿水流方向取n个过水截面。可以列出进口截面(1)至截面(i)的能量方程式（i=2,3,.....,，n)

ppZ111Ziiihg2gg2gW1i

选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出

22Zpg值,测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流

2速ν及动压2g，从而可得到各截面测管水头和总水头。对于无黏性流体来说其各项水头之和（即总水头）是不变的，是一个常数。对于黏性流体来说，各项水头不但可以有变化，或互相转化，而且总水头也必然不，沿流向降低。

2、毕托管测量流速

最简单的毕托管是一根弯成90°的开口细管，弯管开口一侧正对流向，流体进入管后，上升一定高度后，速度变为零。它与同一断面的测压管高度的高度差为h,可得到流速为

uc2gh 或中c称为毕托管的流速系数，一般条件下，c=0.97-0.99,在本实验中取1。 对于固定汾丘里管，它的仪器常数为常数。 四、实验方法与步骤

1、熟悉实验台结构，及各开关阀门的位置及作用。用手捏各测点塑料管，观察测压管水面起伏的方式，分清各测压点与各测压管的对应关系。

2、打开水泵开关，向水箱充水，将恒压水箱5充满，并向溢流水箱4溢流，保持水泵开启状态，保证恒压水箱5始终满水状态。

3、检查流量调节阀11开关情况。在流量调节阀11完全关闭状态下，检查所有测压管水面是否平齐。若不平齐，则进行反复排气调平。如果实验管路中有空气，可开大流量调节阀11，并轻敲有空气管路，使空气随水流排出。如果测压塑料管中有空气，可轻捏塑料管，排出其中空气。

4、打开并逐步调整流量调节阀11，观察流量增加或减少时，各测点测压管水头（径向测点）和各测点总水头（轴向测点）的变化趋势，以及它们与位置水头、压强水头之间的相互关系。

5、调整流量调节阀11适当开度，并待流量稳定后，记录各测压管液面读数。与此同时，观察计量水箱13中水位的高度，用直尺和秒表分别记录计量水箱13中水位的高度差以及所用时间，并计算出流入水箱的体积和相应的平均流量。

6、再调节流量调节阀11，按第5步重复测量二次。记录并计算相应的数据。

注意：一是阀门开启中，要保证测压管液面不要降到标尺零点以下。二是随时观察上水箱、计量水箱水位高度，要使水位保持一个合理水位，防止水溢出水箱和水箱见底。

五、实验结果及要求

1、流量调整稳定后，基准面选在标尺的零点，将各测点的测压管水头(

zp)，以及计量水箱流入

水的水位高度差h和流入时间一并记入表1，并计算出每次实验时的平均流量。

2、根据连续性方程，利用体积法，计算出不同断面的流速，以及相应的速度水头，将计算结果记

表1 测压管水头表 （单位：mm) 测点编号A A’ 2

B B’ C C’ D D’ H T 3Q mm/s （mm） (s) 实验 次数 1 2 3 *计量水箱底面积为240*365mm

断面编号表2 各断面速度与速度水头（体积法） A B C D 流速速度水直径流速速度水直径流速速度水（计算项目） 直径 流速速度水直径(mm) mm/s 头(mm) (mm) mm/s 头(mm) (mm) mm/s 头(mm) (mm) mm/s 头(mm) 实验 次数 1 2 3

断面编号表3 各断面测压管水头与总水头（体积法）

A B C D 测压管速度测压管速度水测压管速度测压管速度水（计算项目） 总水头总水头总水头总水头水头水头 (mm) 水头头 水头水头 水头头 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 实验 次数 1 2 3

断面编号（计算项目） 表4 各断面速度与速度水头（毕托管法） A 两管 两管 速度水速度高度差高度差头(mm) mm/s (mm) (mm) B 两管 速度水速度高度差头(mm) mm/s (mm) C 两管 速度水速度高度差头(mm) mm/s (mm) D 速度水速度头(mm) mm/s 实验 次数 1 2 3

入表2。

3、根据各测点测压管高度，以及计算的各断面的流速水头和总水头，记入表3中，沿管路绘制出的测压管水头线和总水头线，并分析测压管水头线和总水头线的变化规律。

4、根据毕托管测量流速原理，计算各断面速度水头，并计算出相应的流速，记入表4，并与表2中相应断面的流速进行比较并分析结果。

六、结果分析及讨论：

1、测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？

2、流量增加，测压管水头线有何变化？是否会一定下降？为什么？

3、由毕托管测量速度水头与体积法测量的速度水头有较大差距，试分析其原因。