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
