文丘里管实验设计
方案
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一、 实验原理
1、在文丘里管收缩段和扩张段，观察压力水头、速度水头沿程的变化规律，加深对伯努利方程的理解。
2、了解文丘里流量计的工作原理。
3、掌握文丘里管流量系数的测定方法。
二、实验原理
1、理想流体伯努利方程的验证
文丘里管是在管路中安装一段断面急速变小，而后又逐渐恢复原来断面的异径管，如图3所示。
理想 总水 头线
H
h11
h1
h4
喉管
图3 理想流体伯努利方程示意图
在收缩段，由于流体流动断面减小，因而流速增加，测压管水头连续下降，喉管处断面最小，流速最大， 测压管水头因而最低；相反，在渐扩管中流体流动截面逐渐扩大，流速减小，测压管水头也不断得到恢复。这些现象都是由于流体流径文丘里管时，遵守连续性方程
（常数） (1)
和伯努利方程
（常数） (2)
以上两个方程
表
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明，无论流体流动过程中断面几何参数如何变化，所有断面上的总水头H和流量都保持不变，也就是说流体流动一直遵守着能量守恒和物质守恒这两个基本定律。上述现象和规律将在实验中通过11根测压管的液面变化加以验证。为了便于实验分析，现将
公式
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(2)作如下变换，并以下标 表示测压管序号，例如 表示第四根测压管即喉管。公式(2)可以写成
两边同除以, 并移项得
(3)
公式(1)可以写成
所以
代入公式(3)得
(4)
公式(3)和公式(4)表明，测压管水头变化的相对值，完全决定于流动断面的几何比例，从而进一步揭示了断面流速与测压管水头之间的关系。我们根据公式(4)画出测压管水头相对变化的理论曲线和实际曲线（分别为上式右项和左项），通过比较，两者应当是一致的（横坐标为测压管序号，纵坐标分别为以上两项）。
2、流量系数的测定
将公式(1)、(2)应用于1、4两断面，可以得到
前式代入后式得
流量为
若以流量系数 表示阻力损失的影响，上式可以写成
（ml/s） (5)
式中 ——仪器常数，为定值
（） (6)
因此，在实验中，测得流量 和测压管水头 、，即可求得流量系数，一般在0.92～0.99之间。
三、实验步骤
1、缓缓打开进水阀和针阀，使测压管1、4的水面差达到最大，并适当调节，观察测压管水头的变化，理解伯努利方程的含义。
2、读取各测压管水头刻度，并按测压管编号为序记入表内。
3、在读取测压管水头的同时，用体积法测量流量，记入表内。
4、调节进水阀和针阀，改变各测压管读数，并
记录
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各读数和流量。
5、实验结束后，关闭进水阀门。
二、实验装置设计
水槽
水泵
装置图
文丘里管模型
量筒
水阀
由于文丘里管的制作工艺比较复杂，
标准
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材料的文丘里管定制价格比较昂贵，经过综合考虑，我们打算制作一个简易文丘里管，具体设计如下：
5
4
3
2
1
材料：玻璃管或者塑料管，软件管用于连接，刻度尺用于测量水柱高度，量筒和秒表用于测量流速，水泵，支架，水槽。
制作方法：自行设计，买齐上述材料之后按装置图加工
浙公网安备 33021202002483