伯努利方程实验 - 图文

柏努利方程实验

（一）实验目的

1、了解流体以恒定流流经特定管路（柏努利方程实验管）时一些（四个）特定截面上

2??pu2?p?up?测压管压头?Z??，的总压头?（），??并计量出相应截面的静压头?和动压?Z???2g?、?2g????再绘制出近似的压头线，从而加深对柏利方程的理解和认识。

2、学会各种压头的测试和计量方法。

3、了解一种测量流体流速方法—皮托管测速方法的原理。

（二）实验装置及其工作原理

实验装置的结构示意图如图1所示。柏努利方程实验装置主要由恒水位水箱6、柏努利方程实验管4、测压管5、蓄水箱7、离心泵供水系统（自循环）和电测流量装置等组成。恒水位水箱6靠溢流来维持其恒定水位，在水箱左下部装接水平放置的柏努利方和实验管4，恒水位水箱中的水可经柏努利方程实验管以恒定流流出，并可通过出水阀门2调节其出流量。恒定流以一定流量流经实验管道时，通过布设在实验管4个截面上的测压孔及其测压管（8根）5，可以观察到相应截面上的各各压头的高低，从而可以分析管道中稳定液流的各种能量形式、大小及其相互转化关系。

图4-2 柏努利方程实验装置结构示意图

1-电测流量装置及其计量水箱 2-出水阀门 3-流量显示仪 4-柏努利方程实验管 5-测压管 6-恒水位水箱 7-储水箱 8-水泵 9-进水阀门 10-实验台桌 11-集水槽

实验时，还需要测定液流的流量。在阀门2的下面，装有回水箱和计量水箱，计量水箱里装有电测流量装置1（由浮子、光栅计量尺光电传感器组成），可以在电测流量仪3上直

接数显出实验时的流体流量（数显出流体积W[立升]和相应的出流时间? [秒]从而可以计算出流量Vs来）。回水箱和计量水箱中的水可以通过集水槽12，回流到储水箱7中。

柏努利方程实验管4上每个测量截面上的一组测压管都相当于一个皮托管，所以，通过实验，也可以了解一种测量流量的原理和方法。

（三）实验操作

1、实验前的准备 1）关闭出水阀门2

2）打开进水阀门9后，按下流量显示仪3上的水泵开关，启动水泵8，向恒水位水箱6上水。

3）在水箱接近放满时，调节阀门9，使恒水位水箱达到溢流水平，并保持有一定的溢流。

4）适度打开出水阀门2，使柏努利方程实验管出流，此时，恒水位水箱应仍能保持恒水位，且还有一定的溢流。否则，应调节阀门9使其达到恒水位并有适量溢流。（注意：整个实验过程都就满足这个要求）。

5）实验测试之前，在作上述准备工作过程中，应排尽管路和测压管中的空气。 6）测试前，应仔细检查并调节电测流量装置，使其能够正常工作。 2、进行测量 具体步骤如下：

1）调节出水阀门2至一定开度。

2）待液流稳定，且检查恒水位水箱的恒定水位后，测读柏努利方程实验管四个截面四组测压管的液柱高度。可以重复测读三次，合理选择稳定的读数或取其三次的平均值，以提高测试的准确度。

3）利用电测流量装置测定此工况下的液流流量。 4）改变出水阀门2的开度，在新工况下重复上述测试。

5）上术实验测试完成后，可以关闭出水阀门2，观察到各测压管中的水面与恒水位水箱的水面相齐平，以此验证静压原理。

6）将以上测试数据记入实验记录表中。

[说明]各测量截面上的两个测压管， 一个测压管测定的是相应截而的总压头pu2p（Z++），另一个测压管测定的是同一截面上的测压管压头（Z+），把这些实验数

?2g?据直接记入实验记录表的相应栏目中。在表中还应记入各工况的液流流量、实验管路各段的内径和压头。

（四）实验数据处理

1、柏努利方程实验：

1）在测度所得实验数据的基础上，计算出柏努利方程实验管各测试截面的相应动压头和静压头：

u2动压头：=总压头-测压管压头

2g静压头：

p=测压管压头-位压头Z ? 2）绘制一定工况下的四个测试截面的各种压头和近似的压头线（如图4-3）。

图4-3 柏努利方程实验管的压头和压头线

附表一： 测 点 编 号 液 柱 高 或 工 况 差 序 号 总压头u2Z+? ?2gpI II III IV 流量m3/s 1 测压管压头pZ+ ?静压头 总压头 压头损失hW u2Z+? ?2gp2 测压管压头pZ+ ?静压头 能量方程实验管中心线距基准线的高度Z（即位压头）(mm) 实验管测试截面的内径（mm） 静压头（mm）

压头损失hW 3）运用柏努利方程进行分析，解释各压头的变化规律。例如： ①可以看出能量损失沿着流体流动方向是增大的：

②II与I比较，其位压头相同，但II点比I点的静压头大，这是由于管径变粗，流速变慢，动压头转变为静压头；

③III与II比较，其位压头相同，而III点的静压头小了，这是静压头转变为动压头了；

④IV与III比较，两管径相同，动压头基本相同，但IV点的静压头比III点的增大了，这是由于位头转化为静压头了。

⑤实验结果还清楚地说明了连续方程，对于不可压缩流体的稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。

2、测速实验

能量方程实验管上四组测压管的任一组都相当于一个皮托管，可测得管内的流体速度。由于本实验台将总压头测压管轩于能量方和实验管的轴线，所以测得的动压头代表了轴心处的最大流速。

皮托管求点速度公式为：

u?2g?h

此处，?h为相应截而上两侧压管的动压头差（即流速水头）。 而管内的平均流速可以通过流量来确定，平均流速公式为：

Vs A在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度。测试结果可记入附表二中

附表二

测 点 编 号 I II III IV 流 速 项 管径： mm 管径： mm 管径： mm 管径： mm 目 u?轴心速度 u(m/s) 平均速度 u(m/s)