1、伯努利方程演示实验一、实验目的1 掌握流体流动中各种能量或压头的定义及其相互转化关系，加深对伯努利方程式的理解。2 观察静压头、位压头、动压头相互转换的规律。二、基本原理1. 不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件的变化，会引起流动过程中三种机械能（位能、动能、静压能）的相应改变及相互转换。对理想流体在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的。2.对于实际流体，由于存在内摩擦，流体在流东时总有一部分机械能损耗。3.以上机械能均可用测压管中的液柱高度表示。当测压孔正对流体流动方向时测压管中的液柱高度为动压头和静压头之和，测压孔处流体的位压头由测压孔的几何高度确定。三、实
2、验装置图实验测试导管的结构尺寸见图二中标绘四、实验的操作方法1. 将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关闭离心泵出口调节阀门及实验测试导管出口调节阀门而后启动离心泵。2. 逐步开大离心泵出口调节阀当高位槽溢流管有液体溢流后，调节导管出口调节阀为全开位置。3. 流体稳定后读取 A、B、C、D 截面静压头和冲压头并记录数据。4. 关小导管出口调节阀重复上述步骤。 5. 分析讨论流体流过不同位置处的能量转换关系并得出结果。6. 关闭离心泵，实验结束。五、使用设备时应注意的事项1不要将离心泵出口调节阀开得过大以免使水流冲击到高位槽外面，同时导致高位槽液面不稳定。2当导管出口调节阀开大应检查一下高位槽内的水面
3、是否稳定，当水面下降时应适当开大泵出口调节阀。3导管出口调节阀须缓慢地关小以免造成流量突然下降测压管中的水溢出管外。4注意排除实验导管内的空气泡。5离心泵不要空转和出口阀门全关的条件下工作。六、观察现象及实验结果 (第 009 套) H 1=111 毫米，H 2=113 毫米 A 截面 B 截面 C 截面 D 截面水流量(L/h)静压头(mm)冲压头(mm)静压头(mm)冲压头(mm)静压头(mm)冲压头(mm)静压头(mm)冲压头(mm)100（标尺读数） 767 770 764 765 761 764 872 875以桌面为 0 基准面读数 991 994 990 991 988 991
4、983 986相应截面的冲压头与静压头之差 3 1 3 3200（标尺读数）以桌面为 0 基准面读数相应截面的冲压头与静压头之差300（标尺读数）以桌面为 0 基准面读数相应截面的冲压头与静压头之差400（标尺读数）以桌面为 0 基准面读数实验分析：(以 009 实验装置为例)A 截面的直径 14mm；B 截面的直径 28mm；C 截面、D 截面的直径 14mm；以桌面为零基准面 ZD=0。桌面到 D 截面的距离为 H1=111 毫米， A 截面和 D 截面的距离为 H2=113 毫米。A 截面 B 截面 C 截面 D 截面水流量(L/h)静压头(mm)冲压头(mm)静压头(mm)冲压头(mm
5、)静压头(mm)冲压头(mm)静压头(mm)冲压头(mm)400（标尺读数） 598 656 591 603 528 596 566 626以桌面为 0 基准面读数 822 880 817 829 755 823 677 737由以上实验数据可以分析到1冲压头的分析，冲压头为静压头与动压头之和。从实验观测到在 A、B 截面上的冲压头依次下降，这符合下式所示的从截面 1 流至截面 2 的伯努利方程。,212)()( fHgupgup2. A、B 截面间静压头的分析，由于两截面同处于一水平位置，截面面积比 A 截面面积大。这样 B 处的流速比 A 处小。设流体从 A 流到 B 的压头损失为 Hf，
6、A-B 以 A-B 面列伯努利方程。BAfBgupgup,22)()(ZA=ZBBAfBAH,2)()(1即两截面处的静压头之差是由动压头减小和两截面间的压头损失来决定。使得：在实验导管出口流量开 400(L/h)时，A 处的静压头为 822mmH2OBAfBAHgu,21柱，B 处的静压头为 817mm H2O 柱，P AP B。说明 B 处的动能转化为静压能。3C、D 截面间静压头的分析：出口流量开 400(L/h)时，C 处和 D 处的静压头分别为 755 和 677mmH2O 柱，从 C 到 D 静压头降低了 78mmH2O 柱。这是因为，在 C、D 间列伯努利方程。由于 D、C 截面
7、积相等即动能相同。fCDHzgp,)()(从 C 到 D 的降低值，决定于（Z C-ZD）和 Hf，C-D 。当（Z C-ZD）小于和 Hf，C-D 时，静压头的增值为负，反之，静压头的增值为正。4 压头损失的计算：。(以 009 为例)以流量开到 400(L/h)时从 C 到 D 的压头损失和 Hf，C-D 为例。因为在 C、D 两截面间列伯努利方程。DCfCZgupZgup,22所以，压头损失的算法之一是用冲压头来计算：)()2()(2, DCDCDCfH=（823-737）+（113-0）=199（mmH 2O 柱）压头损失的算法之二是用静压头来计算：（u C=uD）=（755-677）
8、+（113-0）=191（mmH 2O 水柱）)()(, CDCDf Zgp两种计算方法所得结果基本一致，说明所得实验数据是正确的。各部分阻力损失计算：以一个流量为例，列式计算，其他的流量直接填写在表中：阻力损失 A-B/(mm) B-C/(mm) C-D/(mm) A-D/(mm)100（标尺读数）200（标尺读数）300（标尺读数）400（标尺读数）误差分析：由数据分析误差的原因，如果有不合理的数据说明理由。【思考题】1 关闭流量调节阀时，旋转各测压管的手柄，液位高度有无变化？这一现象说明什么？这一高度的物理意义又是什么？2 关闭流量调节阀时，各测压管内液位高度是否相同，为什么？3 本实验如何观察静压头，点 D 的静压头为什么比点 C 的大？4 流量调节阀开度一定时，转动测压手柄，各测压管内液位高度有何变化？变化的液位表示什么？5 同 4 题条件，A、C 两点及 B、C 两点有液位变化是否相同，为什么？6 同 4 题条件，为什么可能出现 B 点液位高于 A 点液位？7 流量调节阀开度不变，且各测压孔方向相同，A 点液位高度 h，与 C 点液位高度 h之差表示什么？
