2005 向文英编写 实验二 均匀流与非均匀流的压强分布规律及 不可压缩流体恒定流能量方程与文丘里流量实验 知识点： 均匀流断面压强分布；非均匀流断面压强分布；不可压缩流体恒定流动能量方程；比托 管；文丘里流量计；测压管；差压计。 一、实验目的与意义 1、掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特性； 2、验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换； 3、学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头； 4、理解比托管测速原理； 5、掌握文丘里流量计的测量流量的方法。 二、实验要求与测试内容 1、分析非均匀流动转弯段上过流断面的测压管水头的变化规律； 2、管路上各点的测压管水头线、总水头线、压差计液面高差的测定； 3、分析测定各断面的压强水头、流速水头与总水头值，及其相互转换； 4、测定管道实际通过流量； 5、自制比托管，测定相应点的点流速； 6、按文丘里管原理计算理论流量，流量系数。 三、实验原理 1、均匀流断面压强分布规律： c p z =+ γ 2、不可压缩流体恒定流动能量方程： w h g p z g p z +++=++ 22 2 222 2 2 1 1 1 1 υα γ υα γ 3、比托管测定点流速： gh pp gu s 22 ? γ ? = ? = 2005 向文英编写 4、文丘里管流量测量原理： hK p z p zg dd dd Q =+?+ ? = )]()[(2 4 2 2 1 1 4 2 4 1 2 2 2 1 γγ π 理论 g dd dd K 2 4 4 2 4 1 2 2 2 1 ? = π hK Q 实 =μ hKQ μ= 实 式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度； p——被测点的静水压强， γ p 为压强水头；p s 为滞止点的压强，用相对压强表示； g2 2 υα ——流速水头， α 为动能修正系数； γ ——液体容重； ——两断面间的水头损失； w h h ——两断面间的测压管水头差； ? ——比托管修正系数。 K——文丘里常数； μ ——流量系数。 四、实验仪器与元件 实验仪器： 测压管、测速管、差压计 仪器元件：自循环供水系统、滑动测量尺、放水阀、 流体介质：水、气 实验装置如图 1、2 ： 突然扩大 文丘里管 循环水泵 水箱 放水阀 测压管 2005 向文英编写 图 1 复式差压计 循环水泵 放水阀 水箱 空 气 气阀 文丘里管 图 2 五、实验方法与步骤 实验过程中基本操作步骤如下： 1、熟悉实验装置图 1、 2 各部分的功能，记录有关常数；实验装置图 1 为能量方程实验， 实验装置图 2 为文丘里流量计实验； 2、启动供水系统，检查测压管液面读数并排气； 3、逐级调节放水阀门的开度，稳定后利用体积时间法测定流量； 4、测定各点在不同流量下的测压管、测速管（实验装置图 1）或差压计液面读数（实验 装置图 2），求得测压管水头及总水头、流速水头（实验装置图 1）或测压管液面高差（实验 装置图 2）； 5、比较均匀流与非均匀流断面的测压管水头值（实验装置图 1）； 6、分析各断面的总水头与测压管水头，从而计算沿程水头损失与局部水头损失，并比较 突然扩大与突然缩小的测压管水头及其水头损失（实验装置图 1）； 7、在实验装置图 2 中，利用文丘里管测定管道流量 2005 向文英编写 六、实验成果 表 1 测点液面读数与断面能量转换测量成果表 单位：㎝ 次 数 流量 Q (cm 3 /s) 位置水 头 Z 压强水 头 γ p 流速水 头 g2 2 υ 测压管水 头 γ p z+ 总水 头 H 测压管水头 差 )( γ p z+Δ 总水头 差 HΔ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2005 向文英编写 表 2 均匀流与非均匀流的压强分布特性与能量转换表 单位：cm 次 数 流量 Q (cm 3 /s) 2 点测压管 水头 γ 2 2 p z + 3 点测压管 水头 γ 3 3 p z + 10 点测压管 水头 γ 10 10 p z + 11 点测压管 水头 γ 11 11 p z + 15 点测压管 水头 γ 15 15 p z + 备 注 1 2 3 4 5 6 表 3 水头损失与比托管测量表 单位：cm 次 数 流量 Q (cm 3 /s) 3、 4 断面沿 程水头损 失 h f 15、17 断面 局部水头损 失 h j 9 点测压管 水头 γ 9 9 p z + 8点总 水头 H 8 8 点流速 水头 g2 2 8 υ 8 点流 速u 8 (cm/s) 备 注 1 2 3 4 5 6 表 4 文丘里流量计测量表 （图 2） 单位：cm 次 数 实际流 量 Q (cm 3 /s) 1 点测压 管水头 γ 1 1 p z + 2 点测压管 水头 γ 2 2 p z + 3 点测压管 水头 γ 3 3 p z + 4 点测压管水 头 γ 4 4 p z + 理论流 量 Q (cm 3 /s) 流量 系数 μ 备 注 1 2 3 4 5 6 七、实验分析与讨论 1、均匀流断面测压管水头、压强分布与非均匀流断面测压管水头与压强分布是否相同？ 2005 向文英编写 2、实际流体测压管水头沿程是否可以升高？总水头沿程变化如何？各部分能量如何进行 转换？ 3、当流量增加，测压管水头线是否变化？ 4、如何利用现有的测压管与测速管测量某点的点流速？ 5、比托管测定的流速是否准确？原因何在？ 6、文丘里喉管中是否产生负压，根据实验如何减少文丘里管中喉管中的负压？最大可能 真空有多大？ 7、文丘里管中流量系数的影响因素有那些？ 8、为什么实际流量与理论流量不同？何者大？ 9、沿程水头损失与局部水头损失如何测定？