伯努利方程实验实验报告

实验目的：

1、 熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及其相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。

2、 观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。

基本原理：

不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件的变化，会引起流动过程中三种机械能――位能、动能、静压能的相应改变及相互转换，对于理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但是能量之和是守恒的。而对于实际流体，由于存在内摩擦，流体在流动中总有一部分机械能随摩擦和碰撞转化为热能而损耗了。所以对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械能损失。

以上几种机械能均可用测压管中的液贮高度来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔与水流方向垂直时，测压管内液柱高度即为静压头；当测压孔正对水流方向时，测压管内液柱高度则为静压头和动压头之和。测压孔处流体的位压头由测压孔的几何高度确定。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。

装置与流程：

1为高位水槽； 2为玻璃管； 3为测压管； 4为循环水槽； 5为阀门；6为循环水泵；

操作步骤：

1、 关闭阀5，启动循环泵6，旋转测压孔，观察并记录各测压管中液柱高度h；

2、 将阀5开启到一定大小，观察并记录测压孔正对和垂直于水流方向时，测压管中心的液柱高度h’和h’’。

3、 继续开大阀5，测压孔正对水流方向，观察并记录测压管中液柱高度h’’；

4、 在阀5开到一定时，用量筒、秒表测定液体的体积流量。

实验数据记录与处理：

问题讨论：

1、 关闭阀5时，各测压管内液位高度是否相同，为什么？

答：相同。因为流体静止时，u＝0，ΣHf＝0。所以有Z＋h＝常数。

根据上面的流程图，设ABC的高度为Z，其液体高度分别为hA、hB、hC，则有

hA+Z＝ hB＋Z＝ hC＋Z＝常数，所以hA＝hB＝hC＝h。

2、 阀5开度一定时，转动测压头手柄，各测压管内液位高度有何变化，变化的液位表示什么？

答：当测压头手柄由正对水流向垂直水流方向转动时，液位高度下降，变化液位可表示动压头。

3、 同上题条件，A、C两点及B、C两点的液位变化是否相同，这一现象说明什么？

答：不相同。因为A、C两点的流速和B点的不一样，而动压头是与流速有关的。对于连续稳定流体，ud2＝常数，B点的管径比A、C点的大，因此u比较小，因而动压头也比较小。

4、 同上题条件，为什么可能出现B点液位大于A点液位？

答：因为B点的管径大，根据公式ud2＝常数，所以B点的流速小，再根据伯努利方程：

而ZA＝ZB，h＝p/ρg 所以hB－hA＝（uA2－uB2）/2g－ΣHf

所以hB> hA。

5、 阀5开度不变，且各测压孔方向相同，A点液位h，与C点液位高度h3之差表示什么？

答：由伯努利方程：

而A点管径和C点管径相同，所以uA＝uC；同时ZA＝ZC

所以A点液位与C点液位之差就表示ΣH

第二篇：2、伯努利方程实验(综合实验)

二、流量流速测定与伯努利方程实验

一、实验目的

1、掌握多种测量流量与流速的实验技术；

2、验证流体定常流的伯努利方程；

3、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）

2．伯努利实验组件（如图所示,单位：cm）

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)

选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出值,测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压，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,可得到流速为

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。

3、汾丘里管测量流速

汾丘里管是节流式流量计的一种，它由渐缩管、喉管和渐扩管组成，在测量时，分别在主管和喉管处安装一根测压管，列两断面的伯努利方程

由连续性方程可得，,

代入伯努利方程后，得

上式可简化为：

式中称为仪器常数， 

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()，以及计量水箱流入水的水位高度差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。

5、根据汾丘里管测量流速原理，计算汾丘里管处流速，记入表5，并与表2和表4中相应断面的流速进行并分析结果比较。

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？为什么？

3、由毕托管测量显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。

表1 测压管水头表 （单位：mm)

*计量水箱底面积为240*365mm2

表2 各断面速度与速度水头（体积法）

表3 各断面测压管水头与总水头（体积法）

表4 各断面速度与速度水头（毕托管法）

表5 汾丘里管处流速与速度水头