实验一流体能量的转换——伯努利方程的应用.doc
实验一 流体能量的转换——伯努利方程的应用 (一)实验目的
1、加深对“无粘性，不可压缩流体沿管道作稳定流动时其总能量(即动压能、静压能和位压能之和)保持不变”这个伯努利方程的理解。
2、了解实际流体由于粘性的存在和附面层的产生。在运用伯努利方程式进行计算所造成的偏差。
(二)实验原理
理想流体在管道内作稳定流动时，遵守能量守恒定律——伯努利方程。
22vv12 (1-1) ,，，,,,，，,,常数ZgPZgP112222
考虑气体的密度很小，在高度变化不大的情况下，略去位压能的影响，则:
2vP，,P, (1-2) 02
2(P,P)0即: (1-3) V,,
实际流体都具有粘性，在流动过程中有能量损失，其能力平衡方程式。
22vv12Z,g，P，,,Z,g，P，,，h (1-4) 失112222
即截面2处的总压能不再等于截面1处的总压能，沿途有能量损失。
该实验通过测量一个截面逐渐收缩的椎体，截面不变的喉管和截面逐渐扩大的椎体的试验段，动压力和静压力因截面不同的变化及相互转换的关系，深入理解能力转换规律。
V为了更清楚地
表
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明其转换关系，选取在喉管处，即最小截面处的流速为
标准
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，这时 t
2(P,P)0t (1-5) V,t,
P式中:——喉管处的静压力。 t
P,PV0静,得到: (1-6) VP,Pt0t
如果将流动看成是一维管流，即认为在管道任一横截面上的流速都是均匀的，同时管道的横截面是变化的。根据连续性方程可以写为:
(1-7) Q,v，A,V，Att
AVt,即: (1-8) VAt
由于试验段的深度是一定的，仅是其宽度发生变化，所以横截面之比即为宽度之比。
BVt, (1-9) VBt
Bvt,由式(1-7) (1-10) vBt
式中:——喉管处的截面宽度。 Bt
实验时将测得结果带入式(1-6)与式(1-10)计算结果相比较，即可验证伯努利方程能量转换的关系。
(三)实验设备
1、流体力学综合实验装置，包括:风机、标准气室、斜管压力计和U形管压力计及试验段。 2、毕托管2支，热球风速计2台。
3、三维坐标架1台。
图1-1
试验段尺寸如下:
上口宽度 B=98mm 1
上椎体高度 H=180mm 1
喉管宽度 B=50mm 2
喉管高度 H=50mm 2
下口宽度 B=98mm 3
下椎体高度 H=80mm 3
高度与宽度之间的关系为:
x下椎体: B,B,(B,B)332H3
喉管: B,B(H,x,H，H)2323
x,(H，H)23上椎体: B,B，(B,B)212H1
(四)实验内容
1、根据能量守恒定律原理，用理论计算的方法式(1-10)推导从试验段入口(x=0)到试验段出
口(x=H)中心速度的变化规律(每隔20mm算一点)，绘成图，其坐标如图1-2所示。
图1-2
2、用毕托管从试验段入口(x=0)到试验段出口(x=H)沿管道中心每隔20mm测一点，绘出变
化规律图。(说明:两条曲线绘在同一张坐标纸上)
(五)实验数据处理
大气温度t= 大气压力P= 毕托管校正系数 = 大气
1、数据处理
，PPP静大气绝 ,,,，，287.2t，273PT
2P[mm水柱]=9.81P[N/m] 静静
2P=(P-P)[mm水柱]=9.81(P-P) [N/m] 动全静全静
,2，9.82(P,P)全静 v,,
2、实验数据整理
将使用记录数据整理成表，参考
表格
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见表1-1，根据表格中的数据绘图。(其坐标系统如图1-2)。
表1-1
(六)实验要求
1、预习实验内容，实验前写出实验预习报告，不写着一律不能做实验。 2、实验数据整理成的表格形式可以任意，但一定要完整、清楚，表3-1可供参考。 (七)思考题
1、为什么测得的全压力数值会产生很小的变化，其原因有哪些,
vv()()2、为什么测得的与计算的不相符合，分析其原因。 测计vv喉喉
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