实验20 伯努里方程实验
一、实验目的要求
1． 测定并绘制管道的测压管水头线及总水头线，验证流体恒定总流的能量方程；
2． 通过对动水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动水力学的能量转换特性；
3． 掌握流速、能量、压强等动水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。（附图）
(图1)
说明
本仪器测压管有两种：
1． 毕托管测压管（表中标*的测压管，测总压），用以测读毕托管探头对准点的总水头
，须注意一般情况下
与过流断面的总水头
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；
2． 普通测压管（表中未标*者，测静压），用以定量测量该处测压管水头。
实验流量用流量调节阀8来调节，流量由重量-时间法（电子称、秒表另备）（其余实验类同）。
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）
取
，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出
值（均匀流或渐变流断面流体动压强符合静水压强的分布规律，即
），测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速
及
，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤
1．先熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管（静压管），哪些是毕托管测压管（总压管），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，检查流量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）并加以排除，直至调平。
3．打开阀流量阀8，观察思考：1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；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．调节阀8打开到某一开度，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）。观察装置中均匀流、急变流断面上各点的压强大小，总结出一般规律，并与理论教学中的结果比较，验证基本理论。
5．改变流量2~3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．实验结束前，需校核在流量调节阀关闭时，各测压管及毕托管液面是否水平，若否，要重测。
7．实验结束后，关闭水泵开关，拔下电源插头，打开流量阀，放空水箱，将滑动直尺等配套实验工具归放原位，擦干实验台和附近地面上的水迹。
注意事项：
1，流量调节阀开启要缓慢，并注意观察测压管中液位的变化，不要让测压管液面下降太多，以免形成局部真空而将空气倒吸入管道流里。
2，实验量测一定要待水流稳定后才能进行。
3，每次测量流量后，水桶中的水要倒进装置中的回流接水槽，以免循环水不够。
4，注意爱护秒表、电子称等辅助实验工具。
五、实验成果及要求：
实验装置台号No：
1．记录有关常数
均匀段
, 缩管段
, 扩管段
水箱液面高程
上管道轴线高程
(表1管径记录表)
测点编号 |
1* |
2 3 |
4 |
5 |
6* 7 |
8* 9 |
10 11 |
12* 13 |
14* 15 |
16* 17 |
18* 19 |
管径 cm |
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测点6、7所在断面内径为D2，测点16、17为D3，其余均为D1。
标*者为总压管测点。
2． 量测
并记入表2
(表2测记测压管压力数值表，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 |
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Q Cm3/s |
实验次序 |
1 |
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2 |
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3 |
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3． 计算流速水头和总水头。
4． 绘制上述成果中最大流量下的总水头线E~E和测压管水头线P~P。（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）。
(图2)
六、成果分析及讨论：
1． 测压管水头线和总水线头的变化趋势有什么不同？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。
附，伯努里方程实验测点位置示意图
计算数值表 1流速水头
管径d cm |
Q= cm3/s |
Q= |
Q= |
A |
v |
v2/2g |
A |
v |
v2/2g |
A |
v |
v2/2g |
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2总水头
