不可压缩流体定常流能量方程实验
班级学号
姓 名
实验日期
指导教师
北京航空航天大学流体所
不可压缩流体定常流能量方程实验
一、实验目的要求
1．验证不可压定常流的能量方程；
2．通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性；
3．掌握流速、流量、压强等流体动力学水力要素的实验量测技能。
二、实验装置
本实验的装置如图１所示：
图１ 自循环能量方程实验装置图
l 自循环供水器 2. 实验台 3 可控硅无级调速器 4 溢流板
5 稳水孔板 6 恒压水箱 7 测压计 8 滑动测量尺 9测压管 10 实验管道 11 测压点 12 毕托管 13 实验流量调节阀
说明
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：
仪器测压管有两种：
毕托管测压管（
表
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1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头H’（= Z+
），须注意一般情况下H’与断面总水头H（=Z＋
）不同（因一般u ≠ v），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；
普通测压管（表1中未标*者），用以定量量测测压管水头。
实验流量用阀13调节，流量由体积时间法或重量时间法测量。
三、实验原理
在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2，3, … … ,n）
Z
＋
= Z
＋
+h
取
=
=… …=
=1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+
值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及
，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤
1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。
3．打开阀13，观察思考：
1）测压管水头线（P--P）和总水头线（E--E）的变化趋势；
2）位置水头、压强水头之间的相互关系；
3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？
4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？
5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？
4．调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。
5．改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。
6．收拾实验台，整理数据。
五、实验
报告
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要求
1．简要写出实验原理和实验步骤。
2．记录有关常数。
均匀段（cm）D1=
缩管段（cm）D2=
扩管段（cm）D3=
水箱液面高程（cm）▽o =
上管道轴线高程（cm）▽z =
表1 管径记录表
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 cm
两点
间距
4
4
6
6
4
13.5
6
10
29
16
16
注：
测点6、7所在断面内径为D
,测点16、17为D
，其余均为D
；
标“*”者为毕托管测点（测点编号见图2）；
测点 2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。
3．量测（Z＋
）并记入表2
表2 测记数值表 (基准面选在标尺的零点上) 单位：cm
测点编号
2
3
4
5
7
9
10
11
13
15
17
19
Q cm
/s
实验
次序
1
2
3
4．计算流速水头和总水头
表3（1） 流速水头
管径 d
(cm)
Q= (cm
/s)
Q= (cm
/s)
Q= (cm
/s)
A
(cm
)
V (cm/s)
(cm)
A (cm
)
V (cm/s)
(cm)
A (cm
)
V (cm/s)
(cm)
1.37
1.00
2.00
表3（2） 总水头（Z＋
）
测点编号
2 3
4
5
7
9
13
15
17
19
Q
(cm
/s)
实验
次序
1
2
3
5．绘制上述成果中最大流量下的总水头线 E－E 和测压管水头线 P－P（轴向尺寸参见图2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2 上）
提示：
P－P 线依表2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用；
E－E 线依表3（2）数据绘制．其中测点10、11 数据不用；
在等直径管段 E－E 与 P－P 线平行。
图2
六、实验分析及讨论
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．测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？
*4．试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。
*5．毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因。
浙公网安备 33021202002483