实验二伯努利实验.doc

实验二 伯努利实验
一、实验目的
流动流体所具有的总能量，是由各种形式的能量所组成，并且各种形式的能量之间又可以相互转换。当流体在导管内作定态流动时，在导管内的各界面之间的各种形式机械能的变化规律，可由机械能衡算基本方程来表达。
实验二 伯努利实验
一、实验目的
流动流体所具有的总能量，是由各种形式的能量所组成，并且各种形式的能量之间又可以相互转换。当流体在导管内作定态流动时，在导管内的各界面之间的各种形式机械能的变化规律，可由机械能衡算基本方程来表达。
这些规律对于解决流体流动过程的管路计算，流体加强、流速与流量的测量，以及流体输送的问题，都有着十分重要的作用。
本实验采用一种称之为伯努利试验仪的简单装置，实验观察不可压缩流体在导管内流动时各种形式机械能的相互转换现象，并验证机械能衡算方程（伯努利方程）。通过实验，加深对流体流动过程的基本原理的理解。
二、实验原理
对于不可压缩流体，在导管内作定态流动，系统与环境又无功交换时，若以单位质量流体为衡算基准，则对确定的系统即可列出机械能衡算方程：
J/kg ⑴
若以单位重量流体为衡算基准时，则又可表达为
m液柱 ⑵
式中：
Ｚ—流体的位压头，m液柱；
P—流体的压强，Pa；
u—流体的平均流速，m/s；
ρ—流体的，kg/m3；
—流体系统内阻力造成的能量损失，J/kg；
—流体系统内阻力造成的压头损失，m液柱。
下标1和下标2分别为系统进口和出口的两个截面。
不可压缩流体的机械能衡算方程，应用于各种具体情况下可作适当简化，例如：
⑴当流体为理想流体时，于是式⑴和⑵可简化为
J/kg ⑶
m液柱 ⑷
该式即为伯努利方程。
⑵当流体流经的系统一水平装置的管道时，则式⑴和⑵又可简化为
J/kg ⑸
m液柱 ⑹
⑶当流体静止状态时，则式⑴和⑵可简化为
⑺
⑻
或者将上式改写为
⑼
这就是流体静力学基本方程。
三、实验装置
本试验装置主要由试验导管、稳压溢流水槽和三对测压管所组成。
试验导管为一水平装置的变径圆管，沿程分三处设置测压管。每处测压管有一对并列的测压管组成，分别测量该截面处的静压头和冲压头。
实验装置的流程如图１所示。流体由稳压溢流水槽流入试验导管，途径前,直径分别为20、30和20mm管子，最后排出设备。流体流量由出口调节阀调节，流量需由计时称量测定之。
图1 伯努利实验装置
图1 伯努利实验装置
1、稳压水槽；2、试验导管；3、出口调节阀；4、静压头测量管；5、冲压头测量管。
四、实验方法
实验前,先缓慢开启进水阀，将水充满稳压溢流水槽，并保持有适量溢流水流出，使槽内液面平稳不变。最后设法排尽设备内的空气泡。
实验可按如下步骤进行：
（1）关闭试验导管出口调节阀，观察和测量液体处于