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1、伯努利方程实验实验二 柏努利方程实验 一、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换关系，在此基础上，掌握柏努利方程； 2、观察流速变化的规律； 3、观察各项压头变化的规律。 二、实验装置 实验设备由玻璃管、测压管、活动测压头、水槽、循环水泵等组成。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。 管路分成四段，由大小不同的两种规格的玻璃管所组成，管段2的内径约为24mm，其余部分的内径约为13mm。第四段的位置比第三段低5cm，准确的数值标注在设备上，阀A供调节流量之用。 三、基本原理 图21柏努利
2、方程实验装置流程图 1、3、4玻璃管(内径约为13mm)；2玻璃管(内径约为24mm)：5溢流管； 6测压管；7活动测压头；8溢流装置；9水槽；10马达；11一循环水泵 1、流体在流动时具有三种机械能，即位能、动能和静压能。这三种能量是可以相互转换的，当管路条件改变时(如位置高低，管径大小等)，它们便会自行转化，如果是粘度为0的理想流体，因为不存在摩擦和碰撞而产生机械能的损失，因此同一管路的任何二个截面上，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相等的。 2、对实际流体而言，因存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而损失，即转化成为热能。对转化为热能的机械能，在管路中是
3、不能恢复的。这样，对实际流体来说，两截面上的机械能的总和也是不相等的。两者的差值就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转化成了热能的机械能。因此，在进行机械能的计算时；就必须将这部分损失的机械能加到第二个截面上去。 3、上述几种机械能都可用测压管中的一段液体柱的高度来表示，当测压管上的小孔(即测压孔的中心线)与水流方向垂直时，测压管内液位高度(从测压孔算起)即为静压头，它反映测压点处液体压强大小。 当测压孔由与水流方向垂直方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。这时测压管内液位总高度则为静压头与动压头之和。 测压孔处液
4、体的位压头由测压孔的几何高度决定。 4、任何两个截面上，位压头、静压头、动压头三者总和之差即为压头损失，它表示液体流经这二个截面之间时机械能的损失。 四、实验方法 1、关闭A阀，旋转测压头，观察并记录各测压管中心液位高度H1。 2、开动循环水泵，开阀A至一定大小，将测压孔转到正对水流方向，观察记录各测压管的液位高度H2； 3、不改变测压孔位置，继续开大阀A，观察测压管的液位变化，并记录各测压管液位高度H3； 4、不改变阀A的开度，将测压孔旋转至与水流垂直方向，观察液位变化，记录各测压管的液位高度H4。 五、记录表格： 设备编号_；水温_ 管径d1_；d2_；d3_；d4_。 表1.压头测量 序
5、压头 号 mmH2O 1 2 3 4 H1 H2 H3 H4 测压点 1 2 3 4 阀A 关 开 再开大 保持不变 操作 测压孔与轴线方向 任意 正对水流 正对水流 与水流垂直 表2 流量测定与流速计算 体积流量测量 序号 体积 1 2 平均 时间 位置 流速计算 按所测体积算平均流速 按所测动压头算点速度 点2 点3 六、思考题 1、关闭A阀，旋转测压头，液位高度有无变化?这一高度的物理意义是什么? 2、P4=P3是否正确? 3、在测压孔正对水流方向时，各测压管的液位高度H2的物理意义是什么?测压孔与水流垂直时，各测压管液位高度的物理意义是什么？ 4、对同一点而言，为什么H1H2?为什么距
6、水槽越远，(HlH2)的差值越大?这一差值的物理意义是什么? 5、测压孔正对水流方向，开大阀A，流速增大，动压头增大，为什么测压管的液位反而下降? 6、将测压孔由正对水流方向转至与水流方向垂直，为什么各测压管液位下降?下降的液位代表什么压头?1、3两点及2、3两点下降的液位是否相等?这一现象说明什么? 7、测压孔与水流方向垂直，在不改变阀A开度的条件下，1、3两点及2、3两点液位计读数的差值表示什么? 8、旋转测压头能否进行流速、流量的测量？简述方法。 9、阀门A关小，流体在流动过程中，沿程各点的机械能如何变化?系统的总阻力损失如何变化?各测压点的静压头如何变化? 10、对于未知流体，利用本实验装置能否判断流动型态?若可以，如何判断?
