1、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1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所示：图 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 2说明：仪器测压管有两种： 毕托管测
2、压管（表 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（=Zgup2）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；gvp2 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 +h1gvap21igvapii2wi1取 = = = =1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+1a2n值，测出通过管路的流
3、量，即可计算出断面平均流速v及 ，从而即可得到p gav2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。33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
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 管径记录表注： 测点6、7所在断面内径为D ,测点16、17为 D ，其余均为D ；231 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
5、管测点编号1* 234 5 6*78*9101112*1314*1516*1718*19管径 cm两点间距4 4 6 6 4 13.5 6 10 29 16 164非均匀流段同一断面上的两个测点。3量测（Z ）并记入表2p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 /s312实验次序34计算流速水头和总水头表3（1） 流速水头Q= (cm /s)3Q= (cm /s)3Q= (cm /s)3管径 d(cm) A (cm )2V (cm/s) gva2(cm)A (cm)2V (cm/s) gva2(c
6、m)A (cm)2V (cm/s) gva2(cm)1.371.002.00表3（2） 总水头（Z ）gvap2测点编号2 34 5 7 9 13 15 17 19 Q(cm /s)312实验次序35绘制上述成果中最大流量下的总水头线 EE 和测压管水头线 PP（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： PP 线依表2数据绘制，其中测点 10、11、13 数据不用； EE 线依表3（2）数据绘制其中测点10、11 数据不用；5 在等直径管段 EE 与 PP 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。
