恒定总流伯努利方程综合性实验报告(4篇)
时间：2024-08-28 17:51:02 来源：网友投稿
篇一：恒定总流伯努利方程综合性实验报告
恒定总流伯努利方程综合性实验
一、实验目的和要求
1.
通过定性分析实验，提高对动水力学诸多水力现象的实验分析能力；
2.
通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证液体恒定总流的伯努利方程。
二、实验装置
1．实验装置简图
实验装置及各部分名称如图1所示。
456789101112123456789111312141513579111315171916181719101716151314321图1伯努利方程综合性实验装置图
1.自循环供水器
2.实验台
3.水泵开关
4.溢流板
5.稳水孔板
6.恒压水箱
7.实验管道
8.测压点①~○19.弯针毕托管
10.测压计
11.滑动测量尺
12.测压管①~○113.实验流量调节阀
14.回水漏斗
15.稳压筒
16.传感器
17.智能化数显流量仪
2．装置说明
(1)流量测量——智能化数显流量仪
智能化数显流量仪系统包括实验管道内配套流量计、稳压筒15、高精密传感器16和智能化数显流量仪17（含数字面板表及A/D转换器）。该流量仪为管道式瞬时流量仪，测量精度一级。
流量仪的使用方法，需先排气调零，待水箱溢流后，间歇性全开、全关管道出水阀13数次，排除连通管内气泡。再全关阀13，待稳定后将流量仪调零。测流量时，水流稳定后，流量仪所显示的数值即为瞬时流量值（以下实验类同）。
(2)测流速——弯针管毕托管
弯针管毕托管用于测量管道内的点流速，为减小对流场的干扰，本装置中的弯针直径为?1.6?1.2mm（外径?内径）。实验表明只要开孔的切平面与来流方向垂直，弯针管毕托管的弯角从90?~180?均不影响测流速精度，u如图2所示。
(3)本仪器测压点有两种：
1)毕托管测压点，图1中标号为①、⑥、⑧、○12、○14、○16、○18（后述加*表示），与测压计的测压管连接后，用以测量毕托管探头对准点的总水头值，近似替代所在断面的平均总水头值，可用于定性分析，但不能用于定量计算；
2)普通测压点，图1中标号为②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、○11、○13、○15、17、○19，与测压计的测压管连接后，用以测量相应测点的测压管水头值。
○图2弯针管毕托管类型
9090~180u迎流面开小孔u管端封闭(4)测点⑥*、⑦所在喉管段直径为d2，测点○16*、17所在扩管段直径为d3，○其余直径均为d1。
三、实验原理
伯努利方程。在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面，在恒定流动时，可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的伯努利方程式(i=2,3…,n)
pi?ivi2p1?1v12z1???zi???hw1?i
?g2g?g2g
取?1＝?2＝?n…＝1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出z?p值，?g?v2测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，从而可得到各断面2g测管水头和总水头。
四、实验内容与方法
实验方法与步骤：在恒定流条件下改变流量2次，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管测点供演示用，不必测记读数）。实验数据处理与分析参考第五部分内容。
五、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称：
实验台号：_________
实
验
者：______________________
实验日期：_________
均匀段d1=
?10-2m
喉管段d2=
?10-2m
扩管段d3=
?10-2m
水箱液面高程?0=
?10-2m
上管道轴线高程?z=
?10-2m
（基准面选在标尺的零点上）
2．实验数据记录及计算结果
表1管径记录表
测点编号
管径d/10-2m
两点间距l/10-2m
表2测压管水头hi，流量测记表（其中hi?zi?实验次数
h2h3h4h5hhh1h11h13h15h1h1qV
/(10-6m3/s)
①*
②③
④⑤
⑥*
⑦
13.5⑧*
⑨
⑩11○12*
○13○14*
○15○16*
○1○18*
○1○
29.51616pi，单位10-2m，i为测点编号）
?g
表3计算数值表
(1)
流速水头
qV1?V1t1?
管径d
/10-2m
A
/10-4m2/(10-6m3/s)
v/(10-2m/s)
qV2?V2t2?
/(10-6m3/s)
v22g
/10-2m
A
/10-4m2v/(10-2m/s)
v22g
/10-2m
pi?vi2?(2)
总水头Hi
（其中Hi?zi?，单位10-2m，i为测点编号）
?g2g实验次数
H2H4H5HHH13H15H1H1qV
/(10-6m3/s)
3．成果要求
计算流速水头和总水头。见表3六、注意事项
1.各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。
2.稳压筒内气腔越大，稳压效果越好。但稳压筒的水位必须淹没连通管的进口，以免连通管进气，否则需拧开稳压筒排气螺丝提高筒内水位；若稳压筒的水位高于排气螺丝口，说明有漏气，需检查处理。
3.传感器与稳压筒的连接管要确保气路通畅，接管及进气口均不得有水体进入，否则需清除。
4.智能化数显流量仪开机后需预热3~5分钟。
篇二：恒定总流伯努利方程综合性实验报告
液压传动实验报告
姓名：陈国庆
学号：0806110902班级：机械1107班
实验一
伯努利方程实验
0/6一、实验目的要求
1．验证流体恒定流动时的总流伯努利方程；
2．进一步掌握有压管流中，流动液体能量转换特性；
3．掌握流速、流量、压强等动水力学水流要素的实际量测技能。
二、实验原理
实际流体在做稳定管流时的总流伯努利方程为：
22p??p??211212z???z???h
21?2f1?g2g?g2g选测压点⑴～⒁，从相应各测压管的水面读数测得z+p/r值，并分别计算各测点速度水头，并将各过流断面处速度水头与z+p/r相加，据此，可在管流轴线图上方绘制出测压管水头线P-P和总水头线E-E(见图2-1)。液体流动时的机械能，以位能、压力能和动能三种形式出现，这三种形式的能量可以互相转换，在
无流动能量损失的理想情况下，它们三者总和是一定的。伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。对不可压缩流体恒定流动的理想情况，总流伯努利方程可表示为：
p??P??211212z???z???C(C为常数)
21?g2g?g2g对实际液体要考虑流动时水头损失，此时方程变为：
22p??p??212211z???z???h
212?f1?g2g?g2gh为1、2两个过流断面间单22位重量流体的水头损失。
2?f1三、实验方法和步骤：
1．选择实验管B上的⑴～⒁十四个过流断面，每个过流断面对应有一根测压管。
2．开启水泵。使恒压水箱溢流杯溢流，关闭节流阀31后，检查所有测压管水面是否平齐(以工作台面为基准)。如不平，则应仔细检查，找出故障原因(连通管受阻、漏气、有气泡)，并加以排除，直至所有测压管水面平齐。
1/6○○14的水位变化趋势，观察流量增大或减小时测压管水位如何变化。
1～3．打开节流阀31，观察测压管p?z的值)，同时测量出实验管B31的开度固定后，记测各测压管液位高度(即中的流量。
4．当节流阀
?g?)。5．测记恒压水箱实验水温(以备计算用
6．改变流量再做一粗细次。
五、实验结果，数据整理mm)（??0.001，细圆管材质为有机玻璃管；管内壁绝对粗糙度d=0.0202（m）;d
1．装置常数：细圆管内径=0.0136(m),粗圆管内径?0.001?0.001??0.000074??0.0000495。管相对粗糙度，粗管相对粗糙度
13.6d20.2d粗细2．记录有关常数
(mm)
实验管B各测点水平方向间的距离
小管内径
Φ0.0136(m)，大管内径
Φ0.0202(m)，测点⑶喉管内径Φ0.01(m)。
3．记录水温，查表或计算运动粘度：
0)；
(水温t=23.5C0.01775?4??10?2)运动粘度)。(注：也可查表
(s/m
20.000221t0.0337t??1p?z4．量测各测点的(：)值，并记录于表计算各测压点速度水头动能修正系
g?22????pz??可参考附表根据雷诺)(α值和总水头5．数2-1，将计算值记入表：上式中各测点的2g?g2g数Re的范围确定。
2-16．绘制两次不同流量时的测压管水头线P-P和总水头线E-E(见图2-1)。
2/6附表：
水力光滑管紊流速度分布规律及动能修正系数
1.112.雷诺Re
11.1ma最大速度与平均速度之1.261.241.221.171.031.11动能修正系1.061.0表1-1次序
第
一
次
恒压水箱实
验
量
流
位
水
H=
0.37(m)
测点
测量及
计算值
目
项
⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
⑻
⑼
⑽
(mV?0.00196(s)t?34.0V0.0000575??Qt
p?z(m)
3)g??0.360.360.3250.3430.3430.3410.320.3150.3150.32第
二
次
H=0.39(m))(m0.0022??(m)
2g3(m/s)
??p??z(m)2gg??0.000.000.030.000.000.000.000.000.000.020.360.360.3550.3520.3520.350.330.3240.3240.323p?z(m)
g??0.30.370.330.360.3610.350.3440.320.320.33V?(s)t?
33.12V0.0000604?Q?mt
??(m)
2g3/s
220.010.010.0330.010.010.010.010.010.010.0??p??z(m)2g?g
0.390.380.3710.370.3710.360.3540.330.330.333/61-1图
4/6六、思考题1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？
答：从所画的各测压点速度水头线P-P的变化趋势可以看出P-P测压管水头线高度沿路
径可能上升，可能下降。这是因为测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能，测压管水头线可能沿线可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）,由液体的连续方程可知，管径增大时流速减小，动能与势能相互转换，动能减小而压力能增大，如果压能的增大大于水头损失时，水流的势能就增大，测压管水头就上升。而从总水头线E-E的变化趋势不难看出实验总水头线的高度沿路径只
有下降，不可能上升。总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，能量损失是不可逆的，所以变化趋势一直下降
2．流量增大时，测压管水头线有何变化？为什么？
答：（1）流量正价，测压管水头线（p-p）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头Hp?Z?p/r,,
任一断面其实水头E及管道过流断面面积A为定值，Q增大速度水头增大则z+p/r必减少。而且随流量的增加，阻力损失也增大，管道任一过水断面的总水头E相应减小，故z+p/r的较少更加显著
（2）测压管水头线（p-p）的起落变换更加显著。因为对于两个直径乡音的过流断面有
式中ξ为两个断面之间的损失系数。观众水流为紊流时ξ接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大△H也增大，p-p线的起落变化更加显著
0/6
篇三：恒定总流伯努利方程综合性实验报告
.
恒定总流伯努利方程综合性实验
一、实验目的和要求
1.
通过定性分析实验，提高对动水力学诸多水力现象的实验分析能力；
2.
通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证流体恒定总流的伯努利方程，掌握测压管水头线的实验测量技能与绘制方法；
3.
通过设计性实验，训练理论分析与实验研究相结合的科研能力。
二、实验原理
1．伯努利方程。在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面，在恒定流动时，可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的伯努利方程式(i=2,3…,n)pi?ivi2p1?1v12z1???zi???hw1?i
?g2g?g2g取?1＝?2＝?n…＝1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出?v2pz?值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，2g?g从而可得到各断面测管水头和总水头。
2．过流断面性质。均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，即在同一断面上z?p?C，但在不同过流断面上的测压?g.
.管水头不同，z1?p1pp?z2?2；急变流断面上z??C。
?g?g?g三、实验内容与方法
1．定性分析实验
(1)验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线。
(2)观察不同流速下，某一断面上水力要素变化规律。
(3)验证均匀流断面上，动水压强按静水压强规律分布。
(4)观察沿流程总能坡线的变化规律。
(5)观察测压管水头线的变化规律。
(6)利用测压管水头线判断管道沿程压力分布。
2.定量分析实验——伯努利方程验证与测压管水头线测量分析实验
实验方法与步骤：在恒定流条件下改变流量2次，其中一次阀门开度大到使○19号测管液面接近可读数范围的最低点，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管测点供演示用，不必测记读数）。实验数据处理与分析参考第五部分内容。
四、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
实验设备名称：
伯努利方程实验仪
实验台号：__No.3___实
验
者：___________A1组7人_____实验日期：_月
日_均匀段d1=1.4?10-2m喉管段d2=1.0?10-2m扩管段.
.d3=2.0?10-2m水箱液面高程?0=47.29?10-2m上管道轴线高程?z=18.7?10-2m（基准面选在标尺的零点上）
2．实验数据记录及计算结果
表1管径记录表
①*1.44-2测点编号
②③
1.446⑥④
⑤*⑧*⑩11○1.412○14○16○18○****⑦
⑨
1.461.441.01.413○15○1○1○1.41.42.0161.416管径d
/10-2m两点间距13.561029.5l/10m
表2测压管水头hi，流量测记表（其中hi?zi?为测点编号）
实验次pi，单位10-2m，i?gqV
h2h3h4h5hhh1h11h13h15h1h1/(10-6m3数
123743./s)3743364235416.012.1.1.0.320262329152217248.21511.318.1.1.8.22211.638.8167.67.9.9.8.9.8.5.9.6.2.
表3计算数值表
(1)流速水头
qV1?V1t1?211.63qV2?V2t2?167.67管径d/10m-2/(10-6m3/s)/(10-6m3/s)v2A/10m
-42v/(10m/s)
-22g-2A/10m
1.539-42v/(10m/s)
108.947368453.364-2v22g
/10m9.648/10-2m6.0561.401.002.001.539137.5110.785269.59237.0820.785213.59323.2763.14267.3552.3153.1421.453pi?vi2?(2)总水头Hi
（其中Hi?zi?，单位10-2m，i为测点编号）
?g2g实验次数
qV
H2H4H5HHH13H15H1H1/(10-6m3/s)46.17549.29645.6548.8644.9547.9643.0836.0829.6432.5626.8430.2617.8521.0613.6119.5511.211.636414.167.67853．成果要求
(1)回答定性分析实验中的有关问题。
(2)计算流速水头和总水头。见表3。
.
.(3)绘制上述成果中最大流量下的总水头线和测压管水头线。（轴向尺寸参见图5，总水头线和测压管水头线可以绘在图5上）。
/mm400300122006891113513101005007345404060604012100100141519516016171601819080050100200300400500600700800900100011001200/mm
图5绘制测压管水头线坐标图
第一次试验测压管水头线4030201001234567891011126040200123456789第一次试验总水头线
图6.测压管水头线
图7.总水头线
五、分析思考题
1．测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？
答：测压管水头线沿程可升可降，线坡可正可负。而总水头线沿程只降不升，线坡恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，.
篇四：恒定总流伯努利方程综合性实验报告
伯努利方程综合实验
一、实验目的和要求
1.
通过定性分析实验，提高对流体力学诸多水力现象的实验分析能力；
2.
通过定量测量实验，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性，验证流体恒定总流的伯努利方程，掌握测压管水头线的实验测量技能与绘制方法。
二、实验装置
1．实验装置简图
实验装置及各部分名称如图1所示。
456789101112123456789111312141513579111315171916181719101716151314321图1伯努利方程综合性实验装置图
1.自循环供水器
2.实验台
3.水泵开关
3.溢流板
5.稳水孔板
6.恒压水箱
7.实验管道
8.测压点①~○19.弯针毕托管
10.测压计
11.滑动测量尺
12.测压管①~○113.实验流量调节阀
14.回水漏斗
15.稳压筒
16.传感器
17.PLC一体机
2．装置说明
(1)测流速——弯针管毕托管
-1-
弯针管毕托管用于测量管道内的点流速。为减小对流场的干扰，本装置中的弯针直径为?1.6?1.2mm（外径?内径）。实验表明只要开孔的切平面与来流方向垂直，弯针管毕托管的弯角从90?~180?均不影响测流速精度，如图2所示。
(2)本仪器测压点有两种：
1)毕托管测压点，图1中标号为①、⑥、⑧、○12、○14、○16、○18（后述加*表示），与测压计的测压管连接后，用以测量毕托管探头对准点的总水头值，近似替代所在断面的平均总水头值，可用于定性分析，但不能用于定量计算；
2)普通测压点，图1中标号为②、③、④、⑤、⑦、⑨、⑩、○11、○13、○15、17、○19，与测压计的测压管连接后，用以测量相应测点的测压管水头值。
○图2弯针管毕托管类型
u9090~180u迎流面开小孔u管端封闭(3)测点⑥*、⑦所在喉管段直径为d2，测点○16*、○17所在扩管段直径为d3，其余直径均为d1。
三、实验原理
1．伯努利方程。在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面，在恒定流动时，可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的伯努利方程式(i=2,3…,n)
2??1??1??1????????????2??1++=????+++???1???
????2??????2??取?1＝?2＝?n…＝1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出??+????值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及2??，从而可得到各断面测管水头和总水头。
2．过流断面性质。均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，1即在同一断面上??+????=??，但在不同过流断面上的测压管水头不同，??1+????≠2??2+????；急变流断面上??+????≠??。
??????2????????-2-
四、实验内容与方法
1．定性分析实验
(1)验证同一静止液体的测压管水头线是根水平线。
阀门全关，稳定后，实验显示各测压管的液面连线是一根水平线。而这时的滑尺读数值就是水体在流动前所具有的总能头。
(2)观察不同流速下，某一断面上水力要素变化规律。
以测点⑧*、⑨所在的断面为例，测管⑨的液面读数为该断面的测压管水头。测管⑧*连通毕托管，显示测点的总水头。实验表明，流速越大，水头损失越大，水流流到该断面时的总水头越小，断面上的势能亦越小。
(3)验证均匀流断面上，动水压强按静水压强规律分布。
观察测点②和③，尽管位置高度不同，但其测压管的液面高度相同，表明??+??????=??。
(4)观察沿流程总能坡线的变化规律。
加大开度，使接近最大流量，若稳定后各测管水位如图3所示，图中A-A为管轴线。
水箱液面12345678910111213141516171819AA
0图3测压管水位示例
A纵观带毕托管的测点①*、⑥*、⑧*、○12*、○14*、○16*、○18*的测管水位（实验时可加入雷诺实验用的红色水，使这些管呈红色，如图3中以较深颜色表示的测压管），可见各测管的液面沿流程是逐渐降低而没有升高的，表明总能量沿流程只会减少，不会增加，能量损失是不可能逆转的。
(5)观察测压管水头线的变化规律。
总变化规律：纵观测压点②、④、⑤、⑦、⑨、○13、○15、○17、○19的测压管水位，可见沿流程有升也有降，表明测压管水头线沿流程可升也可降。
-3-
沿程水头损失：从②、④、⑤点可看出沿程水头损失的变化规律，等径管道上，距离相等，沿程损失相同。
势能与动能的转换：以测点⑤、⑦、⑨为例，测点所在流段上高程相等，管径先收缩后扩大，流速由小增大再减小。测管⑤到测管⑦的液位发生了陡降，表明水流从测点⑤断面流到测点⑦断面时有部分压力势能转化成了流速动能。而测管⑦到测管⑨测管水位回升了，这正和前面相反，说明有部分动能又转化成了压力势能。这就清楚验证了动能和势能之间是可以互相转化的，因而是可逆的。
位能和压能的转换：以测点⑨与○15所在的两断面为例，由于二断面的流速水头相等，测点⑨的位能较大，压能（测管液位离管轴线的高度）很小，而测点○15的位能很小，压能却比⑨点大，这就说明了水流从测点⑨断面流到测点○15断面的过程中，部分位能转换成了压能。
(6)利用测压管水头线判断管道沿程压力分布。
测压管水头线高于管轴线，表明该处管道处于正压下；测压管水头线低于管轴线，表明该处管道处于负压下，出现了真空。高压和真空状态都容易使管道破坏。实验显示（参图3），测点⑦的测管液面低于管轴线，说明该处管段承受负压（真空）；测压管⑨的液位高出管轴线，说明该处管段承受正压。
2.定量分析实验——伯努利方程验证与测压管水头线测量分析实验
实验方法与步骤：在恒定流条件下改变流量2次，其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近可读数范围的最低点，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，○同时测记实验流量（毕托管测点供演示用，不必测记读数）。实验数据处理与分析参考第六部分内容。
五、注意事项
1.各自循环供水实验均需注意：计量后的水必须倒回原实验装置的水斗内，以保持自循环供水（此注意事项后述实验不再提示）。
2.稳压筒内气腔越大，稳压效果越好。但稳压筒的水位必须淹没连通管的进口，以免连通管进气，否则需拧开稳压筒排气螺丝提高筒内水位；若稳压筒的水位高于排气螺丝口，说明有漏气，需检查处理。
3.传感器与稳压筒的连接管要确保气路通畅，接管及进气口均不得有水体进入，否则需清除。
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六、数据处理及成果要求
1．记录有关信息及实验常数
均匀段d1=
?10-2m
喉管段d2=
?10-2m
扩管段d3=
?10-2m
水箱液面高程?0=
?10-2m
上管道轴线高程?z=
?10-2m
（基准面选在标尺的零点上）
2．实验数据记录及计算结果
（1）测量实验管径
测点编号
管径d/10-2m
两点间距l/10-2m
①*
②③
④⑤
⑥*
⑦
⑧*
⑨
13.5⑩11○12*
○13○14*
○15○16*
○1○18*
○1○
29.51616表1管径记录表
（2）测量测压管水头hi及流量
实验次数
??h2h3h4h5hhh1h11h13h15h1h1qV
/(10-6m3/s)
??表2测压管水头hi，流量测记表（其中???=????+????，单位10-2m，i为测点编号）
（3）计算速度水头
????1=管径d
/10-2m
A
/10-4m2??1=
??1/(10-6m3/s)
??22??/10-2m
A
/10-4m2????2=??2=
??2/(10-6m3/s)
??22??/10-2m
v/(10-2m/s)
v/(10-2m/s)
d1=
d2=
d3=
表3流速水头计算数值表
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（4）计算总水头
实验次数
H2H4H5HHH13??2??H152??????H1H1????
/(10-6m3/s)
??表4总水头Hi
（其中????=????+????+，单位10-2m，i为测点编号）
3．成果要求
(1)验证定性分析实验中的有关问题。
(2)计算流速水头和总水头。见表3、表4。
(3)绘制上述成果中最大流量下的总水头线和测压管水头线。（轴向尺寸参见图5，总水头线和测压管水头线可以绘在图5上）。
/mm4003001220068911135131010050073454040606040121001001415195160161716018190050100200300400500600700800900100011001200/mm8图5绘制测压管水头线坐标图
七、分析思考题
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．阀门开大，使流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？
3．由毕托管测量的总水头线与按实测断面平均流速绘制的总水头线一般都有差异，试分析其原因。
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