伯努利方程实验

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1、实验一 伯努利方程实验一、实验目的 观测流体在管道中流动时能量的互相转化现象，加深对柏努利方程的理解。原理 二、实验原理 流体在流动时，具有种机械能:位能、静压能和动能,这种机械能是可以互相转化的。在没有摩擦损失的自流管路中，任意两截面处的机械能总和是相等的。在有摩擦损失的自流管路中,任意两截面处的总机械能之差为摩擦损失。.对抱负流体,在系统中任一截面处,尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是不变的。对于实际流体,由于在内摩擦,流体在流动过程中总有一部分机械能随摩擦转化为热能而损耗了,故对于实际流体，任意两截面上的机械能的总和并不相等,两者的差值即为能量损失。 流体流经管路某截面

2、处的多种机械能大小均可以用测压管中的一 段液柱高度来表达，在流体力学中,用以表达多种机械能大小的流体柱高度称之为“压头。分别称为位压头、动压头、静压头、损失压头。机械能可用测压管中液柱的高度来表达。当测压管口平行于流动方向时,液柱的高度表达静压能;当测压管口正对流体流动方向时，液柱的高度表达动能与静压能之和，两者之差就是动能。实验中通过测定流体在不同管径、不同位置测压管中液面高度，反映出摩擦损失的存在及动能、静压能之间的互相转化。 （4)流体的机械能衡算，以单位质量（1g)流体为衡算基准,当流体在两截面之间稳定流动且无外功加入时,伯努利方程的体现形式为式中 z 位压头(流体柱）; 静压头（m流

3、体柱）； 动压头(m流体柱)。 三、实验设备及流程 1. 实验装置流程 如图3-所示,实验设备由玻璃管、测压管、活动测压头、水槽、循环水泵等构成。水槽中的水通过循环水泵将水送到高位槽，并由溢流口保持一定水位，然后流经玻璃管中的各测点，再通过出口阀A流回水箱，由此运用循环水在管路中流动观测流体流动时发生能量转化及产生能量损失。 活动测压头的小管端部封闭，管身开有小孔,小孔位置与玻璃管中心线平齐,小管又与测压管相通，转动活动测压头就可以测量动、静压头。管路提成四段，由大小不同的两种规格的玻璃管构成。 .测压管 当测压管上的小孔与水流方向垂直时,测压管内液位高度（从测压孔中心线算起)即为静压头,它反

4、映测压点处液体的压强大小;当测压孔转为正对水流方向时,测压管内液位上升,所增长的液位高度即为测压孔处流体的动压头,它反映出该点水流动能的大小,这时测压管内液位高度为静压头+动压头。 液体的位压头由测压孔到基准的高度决定。本实验装置中，以测压装置中标尺的零点处为基准面,那么, (1)中测压管内液位高度在标尺上的读数为：静压头+位压头; (2）中测压管内液位高度在标尺上的读数为：静压头+动压头+位压头，任意两截面上,位压头、静压头、动压头三者总和之差为损失压头,表达流体流经截面之间的机械能损失。 四、实验环节 1. 环节 （1)实验前观测理解实验装置（循环泵的开、关,溢流管控制高位槽液面，出口阀A

5、调节流量,活动弯头的转动,活动测头构造以及测压管标尺的基准等）。开动循环水泵，同步注意高位槽中液面与否稳定。 (2）观测玻璃管中有无气泡，若有气泡，可先开循环水泵，再开大出口阀让水流带出气泡，也可用拇指按住管的出口,然后忽然放开,如此按多次使水流带出气泡，也可拧松活动测压头密封的压盖,以便放出测压点处的气泡。 （3)关闭出口阀，开动循环水泵，待高位槽中液面稳定后来,观测并记录各测压管液面高度（侧压孔同步正对或同步垂直水流方向，两组数据),见表3。表3 各测压点的各项压头 测头编号压头（mH2）1234总压头动压头位压头静压头 （)略打开出口阀A，（小流量)使测压孔同步平行(正对）水流方向，测取

6、各侧压管液面高度,同步用活动弯头测取流量(即测定流出000L水所需时间），见表32。表32 流速测点 项目测点号平均流速（m/s）(按测出体积流量计)点速度/（m/s)（按测出动压头计）测点2测点3 (5）开大出口阀A,使小孔方向同步正对或同步垂直水流方向测取两组数据,同步测取流量。 （6)实验结束,关闭出口阀A,关闭循环水泵。 .实验注意事项 (1）读取测压管液面高度时，眼睛要和液面水平,读取凹液面下端的值; ()测流量时，至少测两次，规定两次水的流出体积同为00mL,流出时间差不超过02s; （3)实验开始,先开泵,后开出口阀A；实验结束，先关出口阀A,后关水泵，以保证玻璃管中布满液体。

7、五、实验成果及规定 回答或计算下列问题：(1)关闭出口阀时。 . 转动测压头时，各测点液位高度有无变化？这一现象阐明什么？ 这一高度的物理意义是什么？(2) 小流量下,当小孔对准水流方向时，记录的各测压管液面高度。.这一高度的物理意义是什么？b 对比表3-中同一测压管液面高度，此高度差表达什么?离高位槽愈远，此液面高度愈（ )?为什么?（3)大流量下。 . 当小孔对准水流方向时,流速增长,动压头应当（ ),而液位高度( ）,这一现象阐明什么?. 第四测压点处的流速，大流量下比小流量下增大多少倍?c 计算由高位槽液面到第四测压点处损失压头在大流量下与小流量下的比值。（4）运用伯努利方程,拟定各测

8、压点的各项压头(以大流量下数据拟定）。(5）运用伯努利方程解释:点至2点,静压头、动压头的变化;3点至4点，静压头、位压头的变化。(6）流速测点。（7) 计算举例。六、思考题(1)阐明点与点3平均流速不同的因素。（2）阐明点2的平均流速与点速度不同的因素。七、实验数据记录参照表（见表33） 原始数据: 设备编号： 管内径:d= , d2= m, d= ; 位压头:H1=H2=H= m, 4 ;表-3 实验数据记录操作测点编号（液位读数M2) 侧头指向阀A12356任意关 正对水头开（小流量） 垂直水头开（小流量) 正对水头开(大流量) 垂直水头开(大流量) 伯努利方程实验一、实验目的 二、实验

9、原理 三、实验设备 四、实验环节 五、实验成果及规定 回答问题：（1） 关闭出口阀A时。 a. 转动测压头时,各测点液位高度有无变化？这一现象阐明什么? b. 这一高度的物理意义是什么?（2)小流量下，当小孔对准水流方向时,记录的各测压管液面高度。 a. 这一高度的物理意义是什么?此高度差表达什么？离高位槽愈远,此液面高度愈（ ）？为什么?（)大流量下当小孔对准水流方向时,流速增长，动压头应当( ），而液位高度( ），这一现象阐明什么？（）运用伯努利方程解释：点至点,静压头、动压头的变化；3点至4点，静压头、位压头的变化。表31 各测压点的各项压头 测头编号压头(mO)12356总压头静压头

10、六、思考题(1)阐明点2与点平均流速不同的因素。()阐明点2的平均流速与点速度不同的因素。运用测压管测量点压强时，为什么要排气？如何检查排净与否?毕托管、测压管及其连通管只有布满被测液体,即满足持续条件，才有也许测得真值，否则如果其中夹有气柱，就会使测压失真,从而导致误差。误差值与气柱高度和其位置有关。对于非堵塞性气泡，虽不产生误差，但若不排除，实验过程中很也许变成堵塞性气柱而影响量测精度。检查的措施是毕托管置于静水中，检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压管液面与否齐平。如果气体已排净，不管如何抖动塑料连通管,两测管液面恒齐平。若测压管内存有气体,在测量压强时，水柱因含气泡而虚高,使

11、压强测得不精确。排气后的测压管一端通静止的小水箱中(此小水箱可用有透明的机玻璃制作，以便看到箱内的水面),装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些，静止后看液面与否与水箱中的水面齐平，齐平则表达排气已干净。实验一伯努利实验1.为什么实验要保持在恒水位条件下进行?由于水箱水位代表管中各点的位能。当流速变化时，只有位能保持不变才干使用机械能守恒方程进行计算。这是为了保证整个系统处在稳定流动状态，如果水位有变动那么液体势能自然会产生变动,进而影响到液体流速和流量2.从实验中，你能从观测现象中解释流体在直管内流动的速度与阻力损失的变化关系吗?阻力损失与流体在关内流动的速度的平方成正比。.操作过程中为什么要排气泡？由于未排净的气泡有也许会在实验中随水流流出，影响流量的稳定。影响测量的精确性并会浮现波动。对于不同流体，实验现象类似,随着流体粘度的增长在相似的流速下阻力损失会变大。