工程流体力学实验指导书

工 程 流 体 力 学实 验 指 导 书 与 报 告

华 中 科 技 大 学 交 通 学 院

性 能 实 验 室

2 00 6．9

(一) 不可压缩流体恒定流能量方程

(伯诺里方程)实验

一、实验目的要求

1．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、流量、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2．1所示。

说明

本仪器测压管有两种：

1．毕托管测压管(表2．1中标*的测压管)，用以测读毕托管探头对准点的总水头

H?(?Z?p?u2?2g)，须注意一般下H’与断面总水头H(?Z?p??v22g)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2．1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(量筒、秒表另备)、重量时间法(电子称另备)或电测法测量(以下实验类同)。

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)

Z1?p1?a1v12g2??Zi?pi??aivi2g2?hw1,i

取a1?a2???an?1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z?p?值，测出

通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及

av22g，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．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。 3．打开阀13，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。

五、实验成果及要求 ’ 1．记录有关常数

均匀段D1= cm 缩管段D2= cm 扩管段D3= cm 水箱液面高程?0? cm 上管道轴线高程?实验装置台号No______________

z? cm

表2.1 管径记录表 测点编号 管径cm 两点间距cm 1* 2 3 4 5 6* 7 8* 9 10 11 12* 13 14* 15 16* 17 18* 19 4 4 6 6 4 13.5 6 10 29 16 16 注：(1)．测点6、7所在断面内径为D2，测点16、17为D3，余均为D1。 (2)．标“*”者为毕托管测点(测点编号见图2．2)。

(3)．测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。

2．量测(Z?p?)并记人表2.2

表2.2 测记(Z?测点编号 实验次序 1 2 3 p?)数值表 (基准面选在标尺的零点上) 单位：cm

Q Cm3/s 2 3 4 5 7 9 10 11 13 15 17 19

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2.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图2.2上)。 提示：

1．P－P线依表2．2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用； 2．E－E线依表2．3(2)数据绘制，其中测点10、11数据不用； 3．在等直径管段E－E与P－P线平行。