伯努利方程

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告

实验日期： 2014.12.10 成绩：

班级： 石工（实验）1202 学号： 姓名： 教师： 李成华

同组者：

实验二、能量方程（伯诺利方程）实验

一、实验目的

1．验证 实际流体稳定流的能量方程 ；

2．通过对诸多动水水力现象的实验分析，理解 能量转换特性 ； 3．掌握 流速 、 流量 、 压强 等水力要素的实验量测技能。 二、实验装置

本实验的装置如图2-1所示。

4561011121234567891013121141535791113151719161718191178913321图2-1 自循环伯诺利方程实验装置

1. 自循环供水器 ； 2. 实验台 ； 3. 可控硅无极调速器 ； 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 皮托管 ； 13. 实验流量调节阀

说明

本仪器测压管有两种：

（1） 皮托管测压管 （表2-1中标﹡的测压管），用以测读皮托管探头

?对准点的 总水头H?H??''pu2?? ； ?z???2g??（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，质量时间法，电测法 测量。 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）

p1?1v12pi?ivi2 z1???zi???hw?2g?2g1?i 取a1?a2?????an?1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出 z?p ??v2值，测出 通过管路的流量 ，即可计算出 断面平均流速v及 ，

2g从而即可得到 各断面测压管水头和总水头 。 四、实验要求

1．记录有关常数 实验装置编号 No._2_______

均匀段d1= 1.40 ?10-2m；缩管段d2= 1.03 ?10-2m；扩管段d3= 2.00 ?10-2m；

水箱液面高程?0= 47.80 ?10-2m； 上管道轴线高程?z= 18.55

?10-2m

（基准面选在标尺的零点上）

表2-1 管径记录表 2 1* 4 测点编号 3 6* 7 8* 9 10 11 12* 13 14* 15 16* 17 18* 19 5 -21.40 1.40 1.40 1.40 1.03 1.40 1.40 1.40 1.40 2.00 1.40 管径/10m 两点间距 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29.5 16 16 -2/(10m)

2．量测（z?p?）并记入表2-2。

表2-2 数据记录表

实验h h h h h h h h h h h h V/(10?6m3) 111315234579101719次数 1 2 3 43.1 43.1 42.6 42.2 31.7 33.2 33.3 30.5 31.4 29.1 30.0 26.2 40.4 40.4 39.6 36.9 22.3 25.0 25.2 20.8 22.5 19.0 20.6 14.6 37.8 37.8 36.7 35.8 13.3 17.4 17.5 11.6 14.1 8.9 11.3 3.7 4508 3568 2914 t/s 35.4 22.2 15.3 注：hi?zi?pi?为测压管水头，单位：10m，i为测点编号。

-23．计算流速水头和总水头。

表2-3 流速水头计算处理表 管径-22v A v/2g /10m ?2?42?42?2/(10m/s)/(10?2m) ?2?2/(10?4m2)/(10?2m/s)/(10m)/(10m)/(10m/s) /(10m) /(10m) q1= 127.3 ?10?6m3/s v A v2/2g 6.15 3.33 12.56 20.69 38.22 10.14 21.84 74.53 5.25 q2= 160.7 ?10?6m3/s q2= 190.5 ?10?6m3/s v A v2/2g 30.96 57.21 15.17 48.91 166.98 11.74 1.40 1.03 2.00 6.15 3.33 26.13 48.26 12.79 34.84 118.83 8.35 6.15 3.33 12.56 12.56

表2-4 总水头计算处理表 实验 次数 1 2 3 ?63H2 H3 H4 H5 H7 H9 H10 H11 H13 H15 H17 H19 q/(10m/s) 64.94 64.94 64.44 64.04 106.23 55.04 57.4 52.34 53.24 50.94 35.25 48.04 75.24 75.24 74.44 71.74 141.159.84 60.04 55.64 57.34 53.84 28.95 49.44 3 180.286.71 86.71 85.61 84.71 66.31 66.41 60.51 63.01 57.81 23.04 15.44 8 127.3 160.7 190.5

4．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2-2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2-2上）。

测压管水头线：

总水头线：

五、实验步骤

1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是皮托管，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。验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线。 3．打开阀13，观察思考：

1）不同流速下，同一断面上测压管水头和总水头的变化规律；

流速越大，水头下降得越多

2）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？

相同，同一个截面上的压力相同

3）测点（10）、（11）测管水头是否不同？为什么？

不同，因为不是缓变流断面

4）沿流程总水头和测压管水头的变化规律

都是依次降低

5）管道内有没有负压区？

有负压区，比如7号测压点

4．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（皮托管供演示用，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。 六、注意事项

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回水漏斗内 ，以保持自循环供水。 七、问题分析

1．测压管水头线和总水头线的沿流程变化趋势有何不同?为什么？

测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能，测压管水头线可能沿线可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）,因为管径增大时流速减小，动能减小而压能增大，如果压能的增大大于水头损失时，水流的势能就增大，测压管水头就上升。

总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，所以总水头线沿程只能的下降，不能上升。

2．流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？

管道的流量随着测压管水头线坡度的平方根成正比，测压管水头线坡度越大流量就越大，而测压管水头线坡度等于管道起端的测压管水头减去末端的测压管水头，通常管道的起端的测压管水头是基本还变的,所以末端的测压管水头越低，测压管水头线坡度就越大，因而流量也就越大，这就是流量增加，测压管水头线降低的原因。

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？

伯努利方程的适用条件，在缓变流断面适用，在急变流断面不适用。 ☆4．试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬

高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。

控制流量不要太大，以免出现负压区。

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