能量方程(伯努利方程)实验

能量方程（伯努利方程）实验 姓名：史亮 班级：9131011403 学号：9 第3章 能量方程（伯努利方程）实验 3.1 实验目的 1) 掌握用测压管测量流体静压强的技能。 2) 验证不可压缩流体静力学基本方程， 通过对诸多流体静力学现象的实验 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，进一步加深对基本概念的理解，提高解决静力学实际问题的能力。 3) 掌握流速、流量等动水力学水力要素的实验量测技能。 3.2 实验装置 能量方程（伯努利方程）实验装置见图3.1。 图3.1 能量方程（伯努利方程）实验装置图 说明：本实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道（共有三种不同内径的管道）、测压计、实验台等组成，流体在管道内流动时通过分布在实验管道各处的7根皮托管测压管测量总水头或12根普通测压管测量测压管水头，其中测点1、6、8、12、14、16和18均为皮托管测压管（示意图见图3.2），用于测量皮托管探头对准点的总水头H’（= ），其余为普通测压管（示意图见图3.3），用于测量测压管水头。 图3.2 安装在管道中的皮托管测压管示意图    图3.3安装在管道中的普通测压管示意图 3.3 实验原理 当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以恒定流速流动，在实验管道中沿管内水流方向取n个过水断面，从进口断面（1）至另一个断面（i）的能量方程式为： = =常数            （3.1） 式中：i=2，3，······ ，n； ──位置水头； ──压强水头； ──速度水头； ──进口断面（1）至另一个断面（i）的损失水头。 从测压计中读出各断面的测压管水头（ ），通过体积时间法或重量时间法测出管道流量，计算不同管道内径时过水断面平均速度 及速度水头 ，从而得到各断面的测压管水头和总水头。 3.4 实验方法与步骤 1) 观察实验管道上分布的19根测压管，哪些是普通测压管，哪些是皮托管测压管。观察管道内径的大小，并记录各测点管径至表3.1。 2) 打开供水水箱开关，当实验管道充满水时反复开或关流量调节阀，排除管内气体或测压管内的气泡，并观察流量调节阀全部关闭时所有测压管水面是否平齐（水箱溢流时）。如不平，则用吸气球将测压管中气泡排出或检查连通管内是否有异物堵塞。确保所有测压管水面平齐后才能进行实验，否则实验数据不准确。 3) 打开流量调节阀并观察测压管液面变化，当最后一根测压管液面下降幅度超过50%时停止调节阀门。待测压管液面保持不变后，观察皮托管测点1、6、8、12、14、16和18的读数（即总水头，取标尺零点为基准面，下同）变化趋势：沿管道流动方向，总水头只降不升。而普通测压管2、3、4、5、7、9、10、11、13、15、17、19的读数（即测压管水头）沿程可升可降。观察直管均匀流同一断面上两个测点2、3测压管水头是否相同？验证均匀流断面上静水压强按动水压强规律分布。弯管急变流断面上两个测点10、11测压管水头是否相同？分析急变流断面是否满足能力方程应用条件？记录测压管液面读数，并测记实验流量至表3.2、表3.3。 4) 继续增大流量，待流量稳定后测记第二组数据（普通测压管液面读数和测记实验流量）。 5) 重复第4步骤，测记第三组数据， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 19号测压管液面接近标尺零点。 6) 实验结束。关闭水箱开关，使实验管道水流逐渐排出。 7) 根据表3.1和表3.2数据计算各管道断面速度水头 和总水头( )（分别记录于表3.4和表3.5）。 ★操作要领与注意事项：①、实验前必须排除管道内及连通管中气体。②、流量调节阀不能完全打开，要保证第7根和第8根测压管液面在标尺刻度范围内。 3.5 实验成果与分析 1) 记录有关常数 表3.1 各测点断面管径数据表（单位：cm） 测点 编号 1 2、3 4 5 6、7 8、9 10、11 12、13 14、15 16、17 18、19 管径 均匀段 缩管段 均匀段 扩管段 均匀段 1.39 cm 1.02 cm 1.39 cm 2.00 cm 1.39 cm                         2) 测记测压管静压水头（ ）和流量 ，测计皮托管测点读数。 表3.2 各测点静压水头（ ）(单位：cm)和流量 （单位：cm3/s） 测点 编号 2 3 4 5 7 9 13 15 17 19 流量 （cm3/s） 第一组 40.5 40.5 40 39.5 22 28.5 25.7 21.5 23.5 18 152.89 第二组 46.3 46.3 46.2 46.2 43 43.7 43.1 42 42.5 41.3 69.55 第三组                                               表3.3 皮托管测点总水头（ ）(单位：cm) 测点 编号 1 6 8 12 14 16 18 第一组 47.5 45.7 35.9 32.5 27.5 25.5 24.6 第二组 47.5 47.4 45.3 44.5 43.3 42.7 42.7 第三组                               3) 计算速度水头和总水头。 表3.4 各断面速度水头 （单位：cm）(g=980 cm/s2) 管 径 (cm) 第一组流量 = 152.89（cm3/s） 第二组流量 = 69.55（cm3/s） 第三组流量 = （cm3/s） A （cm2） V (cm/s) (cm) A （cm2） V (cm/s) (cm) A （cm2） V (cm/s) (cm) =1.39 1.52 100.58 5.16 1.52 45.76 1.07       =1.02 0.82 186.45 17.74 0.82 84.82 3.67       =2.00 3.14 48.69 1.21 3.14 22.15 0.25                           表3.5 各断面总水头（ ）（单位：cm） 测点 编号 2 3 4 5 7 9 13 15 17 19 流量 （cm3/s） 第一组 45.66 45.66 45.16 44.66 39.74 33.66 30.86 26.66 24.71 23.16 152.89 第二组 47.37 47.37 47.36 47.37 46.67 44.77 44.17 43.07 42.75 42.37 69.55 第三组                                               P-P线 第一组 第二组 E-E线 第一组 第二组 图3.4 总水头线E-E线和测压管水头线P-P线 注：图中横向表示测点在管道中的位置，纵向表示某测点的总水头或测压管水头（单位均为cm）。测压管水头线P-P线依表3.2数据绘制，总水头线E-E线依表3.5数据绘制，将所有测点数据用线段连接，在连线时要考虑同一管径的线段应平行（沿程水头损失大小随管道长度线性变化）。 4) 根据最大流量时的数据绘制总水头和测压管水头沿管道变化趋势线（总水头线E-E线和测压管水头线P-P线绘制于图3.4中）。并分析总水头和测压管水头沿管道变化趋势线有何不同？为什么？ 答：测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能，测压 管水头线可能沿线可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）,因为管径增大时流速减小，动能减小而压能增大，如果压能的增大大于水头损失时，水流的势能就增大，测压管水头就上升。 总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，所以总水头线沿程只能的下降，不能上升。 5) 流量增加，测压管水头线如何变化？为什么？ 答：测压管水头线降低  从流量公式知，管道的流量随着测压管水头线坡度的平方根成正比，测压管水头线坡度越大流量越大，坡度为起端的测压管水头减去末端的测压管水头，而起端测压管水头不变，所以末端测压管水头线越低，所以流量越大，测压管水头线越低。 6) 分析同一断面测点2、3是否读数一致？同一断面测点10、11是否读数一致？为什么？ 答：2、3读数一致表明流过同一断面上，其动水压强按静水压强规律分布  10、11读数不一致 表明在急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。  7) 皮托管所显示的总水头与实测总水头是否一致，为什么？ 答：与皮托管相连的测压管为总压管，显示的为总水头线。  而实际绘测的总水头线为z+p/r值加断面平均流速v^2/2g绘制的。 本实验皮托管的探头布置在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由皮托管测量显示的总水头线，一般比实际绘测的总水头偏高。