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伯努利方程验证—压力水头线及总水头线绘制一、实验目的在设有不同管径的管路系统中，测量其压力水头，流速水头并绘制压力水头线及总水头线，从而定性的验证伯努利方程式。
二、实验装置（设备简图）三、实验原理过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。
水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，三种能量不断地相互转化。
沿管内水流方向取10个过流断面。
测压管中水位显示的是位能和压能之和，既伯努利方程中之前两项：gpZ ρ+，测速管中水位显示的是位能、压能、动能之和。
既伯努利方程方程中三项之和gg p Z 22υρ++。
列出这些断面的伯努利方程式： =+++=++-21222222111122w h gg P Z g g P Z υαρυαρ =212-+++w ii i i h gg P Z υαρ （1） 式（1）中，212-+++w ii i i h gg P Z υαρ 为相应断面对某一基准面的总比机械能：21-w h 为1至i 断面间单位重量流体的水头损失。
如果测出管路中的流量V q ，便可计算出各个过流断面中的i υ，从而可以算出gi i 22υα来；各个过流断面的gp Z iρ+值可以直接从测压管中读出数值来。
这样就可以绘出该管路系统的压力水头线及总水头线。
四、实验步骤（1）开动水泵，将供水箱内的水抽至高位水箱；（2）高位水箱开始溢流后，调节实验管道进水阀2、出水阀1，使测压管、测速管中水位在测量范围之内。
（3）待测压管、测速管中的水位稳定后读出相应数值并记录，同时测量相应的流量值。
（4）调节进水阀及出口阀门，改变流量，依上共测10次。
（5）实验过程中，始终应保持微小溢流。
（6）如测试过程中规律不符，有两种可能：一是连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤捏橡皮管，使气泡排出；二是测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。
五、数据记录设备参数：d1=d2=17mm d3=d4=d6=d7=29mm d5=15mm d8=d9=17mmL1-2=30mm L2-3=21mm L3-4=20mm L4-5=11mmL5-6=20mm L6-7=20mm L7-8=21mm L8-9=23mm计算步骤：六、绘制压力水头线及总水头线从实验结果计算表的十组数据中选出一组来，按一定比例尺以管路长度L为横坐标，以压力水头线急总水头线为纵坐标。
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题沿管长均匀分布。
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６图５－７当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
水力学实验报告实验组别： A1 实验组员：实验日期： 5月5日;5月7日;5月10日土木系2019年5月1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求1. 掌握用测压管测量流体静压强的技能；2. 验证不可压缩流体静力学基本方程；3. 通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
二、实验原理1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程pz C gρ+= 或 gh p p ρ+=0 式中：z —— 被测点相对基准面的位置高度；p —— 被测点的静水压强（用相对压强表示, 以下同）； p 0 —— 水箱中液面的表面压强；ρ —— 液体密度； h —— 被测点的液体深度。
三、实验内容与方法1. 定性分析实验(1) 测压管和连通管判定。
(2) 测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
(3) 观察测压管水头线。
(4)判别等压面。
(5) 观察真空现象。
(6) 观察负压下管6中液位变化 2. 定量分析实验 (1) 测点静压强测量。
根据基本操作方法，分别在p 0 = 0、p 0 > 0、p 0 < 0与p B < 0条件下测量水箱液面标高∇0和测压管2液面标高∇H ，分别确定测点A 、B 、C 、D 的压强p A 、p B 、p C 、p D 。
实验数据处理与分析参考四。
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： 静力学实验仪 实验台号：__No.1___ 实 验 者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_各测点高程为：∇B = 2.1 ⨯10-2m 、∇C = -2.9 ⨯10-2m 、∇D = -5.9 ⨯10-2m 基准面选在 2号管标尺零点上 z C = -2.9 ⨯10-2m 、z D = -5.9 ⨯10-2m 2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3. 成果要求(1) 回答定性分析实验中的有关问题。
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
管流中测压管水头线的绘制
张良然
【期刊名称】《南昌大学学报：工科版》
【年(卷),期】1990(000)001
【摘要】本文讨论了管道系统的进口断面及出口断面的水头损失和测压管水头线的位置,提出了铅直管道的测压管水头线和管道系统有外加能量时测压管水头线的绘制方法。
【总页数】6页(P59-64)
【作者】张良然
【作者单位】江西工业大学土木建筑工程系
【正文语种】中文
【中图分类】T-55
【相关文献】
1.突扩管流动的测压管水头线研究 [J], 赵静野;张玉娟;郑晓萌
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4.有压管流测压管水头线绘制分析 [J], 高玉清
5.有压管流水头线起点位置的确定 [J], 王仲发
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![[整理]《水力学》课程质量标准](https://uimg.taocdn.com/e087215d83c4bb4cf7ecd19d.webp)
《水力学》课程质量标准（水利水电建筑工程专业）浙江水利水电专科学校水利工程系2006年4月《水力学》课程质量标准一、本课程在专业教学中的地位（一）、本课程的课程性质水利类各专业的一门主要技术基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握液体运动的一般规律和有关的基本概念与基本理论，学会必要的分析计算方法和一定的实验技术，为专业课的学习、解决工程中水力学问题、获取新知识和进行科学研究打下必要的基础。
通过水力学的学习，既加深了对上述课程间有机联系的理解，又为后续的专业课程学习，打下了坚实的理论基础。
（二）、本课程前后衔接的课程或先修课程内容等水力学是我校水利水电建筑工程专业、给水排水工程、道路桥梁工程等多个专业开设一门技术基础课。
该课程的先修主要相关课程有《理论力学》、《材料力学》、《物理学》、《高等数学》等。
学生学习水力学以前必须学完高等数学、普通物理、理论力学、材料力学和算法语言等课程。
这样，对于有关内容，如微分、积分、矢量、偏导数、泰勒公式、微分方程、液体的物理特性、动能定律、动量定律、达朗贝尔原理、势函数、应力应变和计算机编程具有一定的基础，在水力学中主要是运用这些知识，不必详细讲解。
后续课程:水文、水工建筑物、水利工程施工、水电站、水资源系统管理、水力计算、水利计算、水利工程专题、水利水电规划专题等专业和选修课程.（三）、本课程在专业所需的知识体系中的地位从水力学课程的后衔接课程可以看出，（1）水力学的内容是专业课程和专题课程学习的基础，本课程在专业所需的知识体系中具有基础地位和技术的地位；（2）本课程在研究生培养阶段独立成一个水力学和河流动力学学科。
（四）、影响本课程教学的主要因素（1）先修课程的掌握程度是课程教学的主要因素；（2）通过水力学实验可以帮助学生理解相关的概念、理论和计算方法（3）通过认识实习对过水建筑物的了解也是学习本课程的基础。
二、本课程的教学目标和基本要求课程教学目标。
水力学的任务是通过各种教学环节，使学生掌握水力学的基本理论、水力计算方法和水力实验的基本操作技能，为学习专业课程，从事专业工作和进行科学研究打下一定的基础。
●绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
●绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行，如图1所示。
当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图1（ｂ），当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）。
图1３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图2所示。
图2图2（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图2（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图2（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
4、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。
负压段的判别测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
图3 .。
1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
2、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
3、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。
确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。
4、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为A=0.64 m2，长l =50 m，两个30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。
求通过的流量Q ?
5、如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm，水头H=5.5m，由水箱至喷嘴出口的水头损失h w=0.5m。
用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。
行近流速v0≈0，取动能、动量修正系数均为1。
（1）计算通过管道的流量Q；
（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？。
HydraulicsSteady flow in pipe一、简单管道自由出流1122HO O2c Q vA A gH μ==以管道出口中心为基准面，对1-1断面和2-2断面建立能量方程122221022w v v H h ggαα-+=+0212H gv H =+α令：代入上式得22222202222f j ivvl v vH h h g g d g g ααλζ=++=++∑∑2022i l vH d gαλζ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭∑0212iv gH lαλζ=++∑11μλζ=++∑c ild令：二、简单管道淹没出流2c Q vA A gzμ==以0—0为基准面，对1-1断面和2-2断面建立能量方程122222101222w v v H H h ggαα-+=++222210120,0,22vv z H H ggαα≈≈=-上下游过水断面远大于管道，故：w f j h h h z ∴=+=∑22i l v z d gλζ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑12i v gzlλζ=+∑1μλζ=+∑c i ld令：淹没出流2211ZOOH 1H 2淹没出流时，作用水头z 全部消耗于水头损失cμ∑++自ζλd l1∑+淹ξλdl比较流量水头自由出流H 淹没出流ZgH A Q c 2μ=gzA Q c 2μ=1ζζ+∑∑自淹＝注：自由出流和淹没出流的比较OH V0≈011总水头线与测压管水头线的绘制22Vgp总水头线测压管水头线V 0≠0202V g22V g2211V 0≠0V 2≈022V g当下游流速水头等于0时，管道出口测压管水头线即为下游水池水面。
1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g20v =∴1212()()γγ+=+p p z z2211V 0≠0V 2≠022V g当下游流速水头不等于0时，管道出口测压管水头线将低于下1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g21v v <∴1212()()γγ+<+p p z z例有一渠道用直径d为0.40m的混凝土虹吸管来跨过山丘（见图），渠道上游水面高程▽1为100.0m，下游水面高程▽2为99.0m，虹吸管长度L1为12m，L2为8m，L3为15m，中间有600的折角弯头两个，进口安装率水网，无底阀。
本科教学实验指导书水力学实验易文敏编写李克锋四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一 静水压强一、实验目的：1. 实测容器中的静水压强;2. 测定X 液体的容重；3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、实验设备：如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。
1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。
3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的B 点连通。
水箱底部与调压筒连通。
三、实验原理：利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1. 根据静水压强基本公式：p=p 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 水(▽1-▽B )2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：p 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。
