1、不可壓縮流體恒定流能量方程（伯諾里方程）實驗實驗人：徐俊卿、鄭仁春、韓超、劉強一、實驗目的要求1、驗證流體恒定總流的能量方程；2、通過對動水力學諸多水力現象的實驗分析研討，進一步掌握有壓管流中動水力學的能量轉換特性；3、掌握流速、流量、壓強等動水力學水力要素的實驗量測技能。二、實驗裝置本實驗的裝置如圖1.1所示。圖1.1自循環伯諾里方程實驗裝置圖1.自循環供水器；2.實驗臺；3.可控硅無級調速器；4.溢流板；5.穩水孔板；6.恒壓水箱；7.測壓計；8.滑動測量尺；9.測壓管；10.實驗管道；11.測壓點；12.畢托管；13.實驗流量調節閥。說明：本儀器測壓管有兩種：1、畢托管測壓管（表1.1中

2、標*的測壓管），用以測讀畢托管探頭對準點的總水頭pu2p2H，（二Z上）H（二Z一）丫2g，須注意一般情況下H與斷面總水頭丫2g不同（因一般u），它的水頭線只能定性表示總水頭變化趨勢；2、普通測壓管（表2.1未標*者），用以定量量測測壓管水頭。實驗流量用閥13調節，流量由體積時間法（量筒、秒表另備）、重量時間法（電子稱另備）或電測法測量（以下實驗類同）。三、實驗原理在實驗管路中沿管內水流方向取n個過水斷面。可以列出進口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式（i2,3,n)pau2pau2Z,1_iZ,l,i_,hw12gi2g-Z，-取12n1，選好基準面，從已設置的各斷面的測壓管中讀出值，測

3、出通au2過管路的流量，即可計算出斷面平均流速u及2g，從而即可得到各斷面測壓管水頭和總水頭。四、實驗方法與步驟1、熟悉實驗設備，分清哪些測壓管是普通測壓管，哪些是畢托管測壓管，以及兩者功能的區別。2、打開開關供水，使水箱充水，待水箱溢流，檢查調節閥關閉后所有測壓管水面是否齊平。如不平則需查明故障原因（例連通管受阻、漏氣或夾氣泡等）并加以排除，直至調平。4、打開閥13，調節閥13開度，待流量穩定后，測記各測壓管液面讀數，同時測記實驗流量（畢托管供演示，不必測記讀數）。5、改變流量2次，重復上述測量。其中一次閥門開度大到使19號測管液面接近標尺零點。實驗結果處理與要求1.有關常數記錄表均勻段D1

4、=1.42cm縮管段D2=1.00cm擴管段D3=2.00cm水箱液面高程0=48cm上管到軸線高程z=18cm0。這是因為水在流動過程中，依據一定邊界條件，動能和勢能可相互轉換。測點5至測點7,管收縮，部分勢能轉換成動能，測壓管水頭線降低，Jp0。測點7至測點9,管漸擴，部分動能又轉換成勢能，測壓管水頭線升高，JPvO。而據能量方程El=E2+hwl-2,hwl-2為損失能量，是不可逆的，即恒有hwl-20,故E2恒小于El,（E-E）線不可能回升。（E-E）線下降的坡度越大，即J越大，表明單位流程上的水頭損失越大，如圖2.3的漸擴段和閥門等處，表明有較大的局部水頭損失存在。2.增加，測壓管

5、水頭線有何變化？為什么？答：有如下二個變化：（1）流量增加，測壓管水頭線（P-P）總降落趨勢更顯著。這是因為測壓管水頭TOC o 1-5 h zp2Q2H,Z+,E-,E-，任一斷面起始時的總水頭E及管道過流斷面面積Ap丫2g2gA2 HYPERLINK l bookmark362p為定值時，Q增大，丁就增大，則Z+必減小。而且隨流量的增加阻力損失亦增大，管2gY道任一過水斷面上的總水頭E相應減小，故Z+P的減小更加顯著。Y（2）測壓管水頭線（P-P）的起落變化更為顯著。因為對于兩個不同直徑的相應過水斷面有式中為兩個斷面之間的損失系數。管中水流為紊流時，接近于常數，又管道斷面為定值，故Q增大，

6、H亦增大，（P-P）線的起落變化就更為顯著。3測點2、3和測點lO、ll的測壓管讀數分別說明了什么問題？p答：測點2、3位于均勻流斷面（圖2.2），測點高差0.7cm,HP=均Z+為37.lcm（偶有毛細影響相差0.1mm）,表明均勻流同斷面上，其動水壓強按靜水壓強規律分布。測點10、11在彎管的急變流斷面上，測壓管水頭差為7.3cm,表明急變流斷面上離心慣性力對測壓管水頭影響很大。由于能量方程推導時的限制條件之一是“質量力只有重力”，而在急變流斷面上其質量力，除重力外，尚有離心慣性力，故急變流斷面不能選作能量方程的計算斷面。在繪制總水頭線時，測點l0、ll應舍棄。4畢托管所顯示的總水頭線與實測繪制的總水頭線一般都略有差異，試分析其原因。答：與畢托管相連通的測壓管有1、6、8、12、14、16和18管，稱總壓管。總壓管液面的連續即為畢托管測量顯示的總水頭線，其中包含點流速水頭。而實際測繪的總水頭是以實測的Z+值加斷面平均流速水頭v2/2g繪制的。據經驗資料，對于園管紊流，只有在離管壁約0.12d的位置，其點流速方能代表該斷面的平均流速。由于本實驗畢托管的探頭通常布設在管軸附近，其點流速水頭大于