理想流體定常流動的伯努利方程的驗證

1、理想流體定常流動的伯努利方程的驗證1、實驗?zāi)康模?）驗證理想流體在定常流動下的Bernoulli方程；（2）掌握流速、流量、壓強(qiáng)等流動參量的測量方法，觀察流速與壓強(qiáng)的關(guān)系。2、儀器與用具流體力學(xué)綜合實驗儀（L-）、秒表、物理天平（公用）、燒杯、直尺等3、實驗原理在慣性系中，當(dāng)理想流體在重力作用下作定常流動時，一定流線上各空間點對應(yīng)的壓強(qiáng)、流速不隨時間改變應(yīng)滿足。=恒量（1）或=恒量（2）上式為Bernoulli方程。在驗證上式時，流體要在定常流動即處于層流狀態(tài)下進(jìn)行。其判斷據(jù)為雷諾數(shù)：（3）這里取Re=20002300（無量綱數(shù)）,取小導(dǎo)流管內(nèi)徑,分別為流體的粘性系數(shù)和密度, 為求出的流速(上

2、限)流體在穩(wěn)壓水箱水頭的作用下，經(jīng)過變徑管和節(jié)流閥作定常的穩(wěn)定流動，同一流線上三個不同點的壓強(qiáng)和流速滿足H（恒量）（4）根據(jù)理想流體作穩(wěn)定流動時的連續(xù)性原理有時測壓管中液體的靜壓高度和流速，將勢能零點校準(zhǔn)在變徑管的軸線上，若測出了時間t內(nèi)流出的液體的質(zhì)量m，則可用 （5）以測壓基準(zhǔn)臺上平面為基準(zhǔn),從各管斷面處設(shè)置的測靜壓的測管中讀出三變徑管對應(yīng)的高度值,每根直管上有兩處測靜壓管,取兩處平均（可只測一處），作為每根直管的靜壓水頭值,通過測管路的流量，計算出各斷面的平均流速，代入（4）式即可求出各斷面的Bernoulli方程4、實驗步驟及內(nèi)容（1）熟悉實驗儀（對照使用說明書中圖和各部位的主要說明及

3、注意事項）。（2）調(diào)溢水杯口距流管中心平面約180mm，旋緊定位螺釘， 查供水箱水位是否足夠，溢水管，泄水管應(yīng)伸入供水箱中。（3）啟開水泵，使向穩(wěn)壓箱注水，當(dāng)溢水杯開始回水時，打開閘閥，（注意輕旋）。（4）排除導(dǎo)流管和測壓管內(nèi)空氣（方法見使用說明書）。（5）關(guān)閉閘閥，檢查測壓管內(nèi)液面是否等高，否則應(yīng)調(diào)整可調(diào)地腳，若其中個別不等高，說明該管內(nèi)空氣未排凈，需再次排氣。（6）水平調(diào)好后，開啟閘閥，使水流穩(wěn)定后，觀察流速與壓強(qiáng)的關(guān)系（7）測量并記錄各靜壓管液面高度。用燒杯在管的出水口處接約9秒左右流出的水，在物理天平上稱其質(zhì)量，同一水頭高度重復(fù)測三次填入表一，算出結(jié)果驗證方程。（不須記全壓管讀數(shù)）取不

4、同水頭高度，做三組不同數(shù)據(jù)。注：1、3、4、6、7、9為靜壓管，2、5、8為總壓管（或全壓管）5、實驗結(jié)果記錄與分析（1）利用（3）式計算出的流速上限，測流量、求流速，調(diào)整閘閥的開啟度，使流速在上限以下。（2）有關(guān)常數(shù)記錄 D1(內(nèi)徑)=1.08cm D2(內(nèi)徑)=1.90 cm D3(內(nèi)徑)=1.08cm （3）各測壓管的高度和流量記入下表表1：本次只測3、4、7三個測量點。水頭高度 cm，室溫 下表是在相同水頭高度和流速下進(jìn)行測量 測點編號3（cm）4(cm)7(cm)m(g)t(s)實驗次數(shù)123其中Q= 表2：各段面流量、截面與流速的計算管徑（內(nèi)）d ( cm)Q = cm3/s ；(

5、測點3)Q = cm3/s ； (測點4)Q = cm3/s； (測點7)A1cm2cm/scmA2cm2(cm/s) (cm)Acm2(cm/s)(Cm)10819108表3： 各斷面的Bernoulli方程=（cm）各次測量H的平均值各測量點的百分誤差測點編號3（1）4（2） 7（3） 實驗次數(shù) 1= = =2 3 改變水頭，重復(fù)三次 思考題：對本實驗中產(chǎn)生的誤差作簡要的分析。5、注意事項（1）排水管一定要插入供水水箱蓋的小孔中，不要讓水溢在地面上；（2）所有操作都不能用力過猛；（3）天平的使用一定要按操作規(guī)程進(jìn)行（4）使用秒表時要防止進(jìn)水，用完歸還；（5）實驗完畢應(yīng)將供水箱中的水倒入水池

6、，擦干桌面，擺放好儀器。L- 流體力學(xué)綜合實驗儀儀器使用說明書流體（包括液、氣）力學(xué)是所有理、工科院校必開的一門重要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)課。也是一門實踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課。在現(xiàn)代化建設(shè)中，上至航空、航天，下至地下的液氣輸送，各個行業(yè)都廣泛地運(yùn)用著流體力學(xué)知識，也是國家有關(guān)工程師資格考試內(nèi)容。一、儀器的結(jié)構(gòu)及特點該儀器為臺式結(jié)構(gòu)，可布置于任意實驗桌上，水流自動循環(huán)，水頭在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，使其實驗具有多樣性。具體結(jié)構(gòu)可分四部分組成：第一部分主要部件為1-01供水箱、1-02潛水泵、1-03穩(wěn)壓水箱、1-08泄水箱、1-04溢水杯、1-04-1定位螺釘、1-05水位調(diào)節(jié)套、1-09進(jìn)水法蘭管、1

7、-10溢水法蘭、1-11泄水法蘭管（法蘭圖上未標(biāo)注）、 S1-12、S1-13、S1-14分別為泄水管，溢水管和上水管，1-00電源扦座。第二部分主要部件為：2-2-1、2-2-2、2-2-3三變徑導(dǎo)流管，2-2-4錐度套、2-2-5支承（甲），2-2-7支承（乙），2-12-6支柱螺母，2-12-2閘閥，2-12-3、2-12-4分別為出水管接頭和出水管。（圖上未標(biāo)注）第三部分主要部件為測壓部分：3-01測壓臺、3-02測壓基準(zhǔn)臺，3-03 9根測壓管，3-04測壓軟管（三變徑管與測壓管連接管），3-08鋼尺。第四部分主要部件為底板及地腳。4-01底板4-02地腳（固定）（未標(biāo)注）4-03三

8、個可調(diào)地腳。二、儀器的使用與維護(hù)（1）流體的運(yùn)行：首先將溢水杯（1-04）調(diào)整到所須高度，用定位螺釘（1-04-1）旋緊定位；再開啟水泵，流體經(jīng)上水管（S1-14）向穩(wěn)壓水箱（1-03）注水。液面至所須度、溢水杯（1-04）經(jīng)溢水管（S1-13）向供水箱（1-01）回水。同時開啟閘閥（2-12-2）至適當(dāng)位置，使流體經(jīng)泄水箱（1-08）從泄水管（S1-12）回流至供水箱。（2）水平調(diào)節(jié)：當(dāng)向穩(wěn)壓水箱注水至淹沒導(dǎo)流管后，導(dǎo)流管流動的水流中可能夾帶著空氣泡，測壓管及軟管中可能也帶有氣泡，使測壓管液面高度不真實。這時必須排盡氣泡，所采取的方法是破壞氣泡，使之隨流體流出，或使之上引到液面進(jìn)入大氣。測壓

9、基準(zhǔn)臺（3-02），其上平面，經(jīng)校準(zhǔn)與導(dǎo)流管軸線平行，如儀器底板（4-01是水平的，9根測壓管在關(guān)閉閘閥（2-12-2）的情況下，液面應(yīng)該是在同一高度上，不然將調(diào)整底板下的三支可調(diào)地腳。一經(jīng)調(diào)平、不能再動。也不得移動底板位置，在調(diào)平過程中，可能有個別測壓管液面不等高，說明該管內(nèi)空氣未排盡，須再次對其排氣，直至等高。在水平調(diào)節(jié)過程中，總是先揚(yáng)后抑，即先使穩(wěn)壓水箱水位至少上升至250mm以上，待測壓管液面在一個水平上，再降低溢水杯至各實驗所需的水頭高度。但其間，間有開閥排氣。三、注意事項（1）導(dǎo)流管不得受力，以免折斷！（2）搬運(yùn)任何水箱，必須雙手對稱搬，不得單手單邊搬運(yùn)。以免水箱破損。（3）水泵運(yùn)行一段時間后，應(yīng)取下濾網(wǎng)，清理網(wǎng)上及葉輪土雜物，以免葉輪不能靈活轉(zhuǎn)動，燒毀水泵電機(jī)。若較長時間不用，一定要從供水箱中取出，