篇一：恒定总流伯努利方程综合性实验心得
黑龙江科技大学建筑工程二学历实践报告
流体力学实践报告
一、实践概述
在此次实践中，老师给我演示了雷诺试验和伯努利方程试验。下面我就实践的主要内容进行一下总结。
二、雷诺实验
（一）、实验目的1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。
2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。
3、通过对颜色水在管中的不同状态的分析，加深对管流不同流态的了解。学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。
（二）、实验原理
1、液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从
量变到质变的一个变化过程。
液体运动的层流和紊流两种型态，首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量的证实，并根据研究结果，提出液流型态可用下列无量纲数来判断：
Re=Vd/ν
Re称为雷诺数。液流型态开始变化时的雷诺数叫做临界雷诺数。
在雷诺实验装置中，通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。在层流中，有色液体与水互不混惨，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。
2、在如图所示的实验设备图中，取1-1，1-2两断面，由恒定总流的能量方程知：
p1a1V12p2a2V22z1???z2???hf?2g?2g
因为管径不变V1=V2?hf?(z1?p1p)?(z2?2)?△h
??所以，压差计两测压管水面高差△h即为1-1和1-2两断面间的沿程水头损失，用重量法或体积浊测出流量，并由实测的流量值求得断面平均流速V?Q，作为lghf和lgv关系曲线，如下图所示，曲线A上EC段和BD段均可用直线关系式表示，由斜截式方程得：
lghf=lgk+mlgvlghf=lgkvmhf=kvmm为直线的斜率
式中：m?tg??lghf?lghf21lgv2?lgv1实验结果表明EC=1，θ=45°，说明沿程水头损失与流速的一次方成正比例关系，为层流区。BD段为紊流区，沿程水头损失与流速的~2次方成比例，即m=~，其中AB段即为层流向紊流转变的过渡区，BC段为紊流向层流转变的过渡区，C点为紊流向层流转变的临界点，C点所对应流速为下临界流速，C点所对应的雷诺数为下监界雷诺数。A点为层流向紊流转变的临界点，A点所对应流速为上临界流速，A点所对应的雷诺数为上临界雷诺数。
（三）、实验设备
下图是流态实验装置图。它由能保持恒定水位的水箱，试验管道及能注入有色液体的部分等组成。实验时，只要微微开启出水阀，并打开有色液体盒连接管上的小阀，色液即可流入圆管中，显示出层流或紊流状态。
图7-1自循环液体两种流态演示实验装置图
1、自循环供水器；2、实验台；3、可控硅无级调速器；4、恒箱；
5、有色水水管；6、稳水孔板；7、溢流板；8、实验管道；
9、实验流量调节阀
供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3～5分钟。有色水经水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用有色水。
（四）、实验步骤
1、开启电流开关向水箱充水，使水箱保持溢流。
2、微微开启泄水阀及有色液体盒出水阀，使有色液体流入管中。调节泄水阀，使管中的有色液体呈一条直线，此时水流即为层流。此时用体积法测定管中过流量。
3、慢慢加大泄水阀开度，观察有色液体的变化，在某一开度时，有色液体由直线变成波状形。再用体积法测定管中过流量。
4、继续逐渐开大泄水阀开度，使有色液体由波状形变成微小涡体扩散到整个管内，此时管中即为紊流。并用体积法测定管中过流量。
5、以相反程序，即泄水阀开度从大逐渐关小，再观察管中流态的变化现象。并用体积法测定管中过流量。
三、伯努利方程实验
（一）、实验目的l、研究流体各种形式能量之间关系及转换，加深对能量转化概念的理解;
2、深入了解柏努利方程的意义。
（二）、实验原理
l、不可压缩的实验液体在导管中作稳定流动时，其机械能守恒方程式为：
2u12p1u2p2z1g???We?z2g????hf
2?2?
（1）
式中：ul、u2一分别为液体管道上游的某截面和下游某截面处的流速，m／s；
P1、P2一分别为流体在管道上游截面和下游截面处的压强，Pa；
zl、z2一分别为流体在管道上游截面和下游截面中心至基准水平的垂直距离，m;
ρ一流体密度，Kg／m；We—液体两截面之间获得的能量，J／Kg;
g一重力加速度，m／s2；
∑hf一流体两截面之间消耗的能量，J／Kg。
2、理想流体在管内稳定流动，若无外加能量和损失，则可得到：
2u12p1u2p2z1g???z2g??
（2）
2?2?表示1kg理想流体在各截面上所具有的总机械能相等，但各截面上每一种形式的机械能并不一定相等，但各种形式的机械能之和为常数，能量可以相互转换。
3、流体静止，此时得到静力学方程式：
z1g?p1??z2g?p2?
（3）
所以流体静止状态仅为流动状态一种特殊形式。
（三）、实验装置及流程
试验前，先关闭试验导管出口调节阀，并将水灌满流水糟，然后开启调节阀，水由进水管送入流水槽，流经水平安装的试验导管后，试验导管排出水和溢流出来的水直接排入下水道。流体流量由试验导管出口阀控制。进水管调节阀控制溢流水槽内的溢流量，以保持槽内液面稳定，保证流动系统在整个试验过程中维持稳定流动。
d=30mm
d=18mm
图1柏努利实验装置图
（四）、实验内容
此次实验主要以老师演示实验为主。
1、静止流体的机械能分布及转换
将试验导管出口阀全部关闭，以便于观察（也可在测压管内滴入几滴红墨水），观察A、B、C、D点处测压管内液柱高低。
2、一定流量下流体的机械能分布及转换
缓慢调节进水管调节阀，调节流量使溢流水槽中有足够的水溢
出，再缓慢慢开启试验导管出口调节阀，使导管内水流动（注意出口调节阀的开度，在实验中能始终保持溢流水槽中有水溢出），当观察到试验导管中部的两支测压水柱略有差异时，将流量固定不变，当各测压管的水柱高度稳定不变时，说明导管内流动状态稳定。可开始观察实验现象。
3、不同流量下稳定流体机械能分布及转换
连续缓慢地开启试验导管的出口阀，调节出口阀使流量不断加大，观察A、B、C、D处测压管内液柱变化。
（五）、实验注意事项
1.本实验装置系演示仪器，因此所测得的数值精确度较差，但在一定情况下仍能定量地说明问题。
2．高位槽的水位一定要和溢流口相齐，否则流动不稳定，造成很大实验误差。
3．若管内或各测压点处有气泡，要及时排除以提高实验的准确性。
4．有的标尺固定不紧，因振动会上下移动，应及时予以调整。
5．测压孔有时会被堵塞，造成测压管液位升降不灵，此时可用吸球在测压孔上端吸放几次即可疏通。
篇二：恒定总流伯努利方程综合性实验心得
液压传动实验报告
姓名：***
学号：**********
班级：机械1107班
0/6实验一
伯努利方程实验
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：
22p1?1?1p2?2?2z1???z2???hf1?2?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：
22p1?1?1P2?2?2z1???z2???C
(C为常数)?g2g?g2g对实际液体要考虑流动时水头损失，此时方程变为：
22p1?1?1p2?2?2z1???z2???hf1?2?g2g?g2ghf1?2为1、2两个过流断面间单位重量流体的水头损失。
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。
1/63．打开节流阀31，观察测压管○1～○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。
4．当节流阀31的开度固定后，记测各测压管液位高度(即z?5．测记恒压水箱实验水温(以备计算?用)。
6．改变流量再做一次。
五、实验结果，数据整理
（mm)，细
1．装置常数：细圆管内径d细=0.0136(m),粗圆管内径d粗=0.0202（m）;圆管材质为有机玻璃管；管内壁绝对粗糙度??0.001管相对粗糙度p的值)，同时测量出实验管B中的流量。
?g?0.001?0.001??0.000074，粗管相对粗糙度??0.0000495。
d细13.6d粗20.2实验管B各测点水平方向间的距离
(mm)
2．记录有关常数
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：
水温t=23.5(0C)；
0.01775?42(?10m/s)。(注：也可查表)21?0.0337t?0.000221tp4．量测各测点的(z?)值，并记录于表2-1：
?g运动粘度
??p??2??2?5．计算各测压点速度水头和总水头z?，将计算值记入表2-1：上式中各测点的α值(动能修正系数)可参考附表根据雷诺
?g2g2g数Re的范围确定。
6．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
雷诺数Re最大速度与平均速度之比动能修正系数α
表1-1次
恒压水箱实
验
序
水
位
流
量
测量及
测点
计算值
项
目
34×12.3×11.1×11.1×13456?max
?1.261.111.241.071.221.061.171.03⑴
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
⑺
⑻
⑼
⑽
⑾
⑿
⒀
⒁
V?
0.00196(m)第
一
次
H=
0.37(m)z???2(m)V2gQ??
0.0000575(m3/s)
tp??2z??
?g2gt?34.0(s)p
(m)?g0.360.360.3250.3430.3430.3410.3280.3150.3150.3200.3190.3180.3050.3040.0090.0090.0300.0090.0090.0090.0090.0090.0090.0020.0020.0020.0090.009(m)0.3690.3690.3550.3520.3520.3500.3370.3240.3240.3290.3280.3270.3140.313V?
0.002(m3)第
二
次
H=
0.39(m)z?p
(m)?g0.380.3790.3380.3600.3610.3590.3440.3280.3280.3340.3330.3310.3170.316??2(m)V3Q??
0.0000604m/s
2gt2p??
z???g2gt?
33.12(s)0.0100.0100.0330.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0020.0020.0020.0100.010(m)0.3900.3890.3710.3700.3710.3690.3540.3380.3380.3360.3350.3330.3270.3263/6图1-14/6六、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心得
恒定总流伯努利方程综合性实验
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)z1p11v12zipiivi2hw1ig2gg2g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zp值，g测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及v2，从而可得到各断面
2g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，p即在同一断面上zC，但在不同过流断面上的测压管水头不同，gz1p1z2p2；急变流断面上zpC。
ggg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：_5月10日_均匀段d1-2m2-2m3-2=1.410喉管段d=1.010扩管段d=2.010m水箱液面高程
0=47.2910-2m上管道轴线高程
z=18.710-2m（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
②⑥*⑧*
12141618测点编号
①*④⑤⑩○*○*○*○*
③⑦⑨1113151719○○○
○○
管径d/10-2m1.41.41.41.41.01.41.41.41.42.01.4两点间距4466413.561029.51616l/10-2m表2测压管水头hi，流量测记表（其中hizipi，单位10-2m，i为测点编
号）
g实
验h2h3h4h5h7h9h10h11h13h15h17h19qV次/(10-6m3/s)数
137.137.136.035.36.02023.115.817.28.211.32211.63243.943.942.841.912.826.529.922.624.21518.18.8167.67表3计算数值表(1)流速水头
qV1V1t1211.63管径d/(10-6m3/s)/10-2mAvv22g/10-4m2/(10-2m/s)/10-2m1.401.539137.5119.6481.000.785269.59237.0822.003.14267.3552.315(2)总水头Hi（其中
Hizipivi2，单位
g2gqV2V2t2167.67/(10-6m3/s)Avv22g/10-4m2/(10-2m/s)/10-2m1.539108.94736846.0560.785213.59323.2763.14253.3641.45310-2m，i
为测点编号）
实验
H2H4H5H7H9H13H15H17H19qV次数/(10-6m3/s)146.7545.6544.9543.0829.6426.8417.8513.6111.64211.63249.9648.8647.9636.0832.5630.2621.0619.5514.85167.673．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）。
/mm40030012681020070349115040406060401351131210050014161811517191951601608050100200300400500600700800900100011001200/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第一次试验总水头线4060304020201000123456789101112123456789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，部分势能转换成动能，测压管水头线降低。测点7至测点9，管
渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高。
而据能量方程E1E2hw12,hw12为损失能量，是不可逆的，即恒有hw12>0，故E2恒小于E1，总水头线不可能回升。总水头线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头
损失存在。
但总水头线变化一直处于下降趋势，测压管水头为ZP,而总水头为
ZPV2。测压管水头对应液体流动的总势能，总水头对应机械能，液体是从2g总机械能大的地方流向总机械能小的地方。
2．阀门开大，使流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？
答：（1）流量增加，测压管水头线总降落趋势更显著。这是因为测压管水头
pv2Q2，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面
HpZEE2g2gA2面积A为定值时，Q增大，v2就增大，则Zp必减小。而且随流量的增加阻
2g力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故Zp的减小更加
显著。
（2）测压管水头线的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面,管中水流流速过快时为紊流，两个
断面之间的损失系数接近于常数，管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，测
压管水头线的起落变化就更为显著。
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。
答：与毕托管相连通的测压管有1、6、8、12、14、16和18管，称总压管。
总压管液面的连续即为毕托管测量显示的总水头线，其中包含点流速水头。而实
际测绘的总水头是以实测的Zp值加断面平均流速水头v2绘制的。据经验资
2g料，对于圆管紊流，只有在离管壁约0.12d的位置，其点流速方能代表该断面的平均流速。由于本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头，所以由毕托管测量显示的总水头线，一般比实际测绘的总水线偏高。
4．为什么急变流断面不能被选作能量方程的计算断面？
由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质
量力，除重力外，还有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计
算断面。
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。
