伯努利方程实验
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流体力学伯努利方程实验报告一、实验目的1、深入理解流体力学中伯努利方程的基本原理和物理意义。
2、通过实验测量,验证伯努利方程在不同流体流动情况下的正确性。
3、掌握测量流体流速、压力等参数的实验方法和仪器使用。
4、培养观察、分析和解决问题的能力,提高实验操作技能。
二、实验原理伯努利方程是描述理想流体在稳定流动时,流速、压力和高度之间关系的方程,表达式为:\p +\frac{1}{2}\rho v^2 +\rho gh = C\其中,\(p\)为流体的压强,\(\rho\)为流体的密度,\(v\)为流体的流速,\(g\)为重力加速度,\(h\)为流体所处的高度,\(C\)为常数。
在水平管道中,\(h\)不变,伯努利方程可简化为:\p +\frac{1}{2}\rho v^2 = C\这表明在同一流线上,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
三、实验设备1、伯努利实验仪:包括水箱、管道、测压管、调节阀等。
2、流量计:用于测量流体的流量。
3、秒表:用于记录时间。
四、实验步骤1、熟悉实验设备,了解各部分的功能和作用。
2、检查实验设备是否完好,水箱中加满水,确保管道无漏水现象。
3、调节调节阀,改变流体的流速,观察测压管中液面的高度变化。
4、用流量计测量不同流速下的流量,并记录相应的时间。
5、记录不同位置测压管的液面高度,以及对应的流速和流量。
五、实验数据记录与处理|流速(m/s)|流量(m³/h)|测压管高度(cm)|||||| 10 | 15 | 150 || 15 | 225 | 120 || 20 | 30 | 90 || 25 | 375 | 60 |根据实验数据,计算出不同流速下的动压、静压和总压。
动压:\(\frac{1}{2}\rho v^2\)静压:\(p\)总压:\(\frac{1}{2}\rho v^2 + p\)以流速为横坐标,动压、静压和总压为纵坐标,绘制曲线。
六、实验结果分析1、从实验数据和曲线可以看出,随着流速的增加,动压逐渐增大,静压逐渐减小,总压基本保持不变,这符合伯努利方程的理论。
伯努利方程实验实验一 伯努利方程实验一、实验目的观察流体在管道中流动时能量的相互转化现象,加深对柏努利方程的理解。
原理二、实验原理流体在流动时,具有3种机械能:位能、静压能和动能,这3种机械能是可以相互转化的。
在没有摩擦损失的自流管路中,任意两截面处的机械能总和是相等的。
在有摩擦损失的自流管路中,任意两截面处的总机械能之差为摩擦损失。
2.对理想流体,在系统中任一截面处,尽管三种机械能彼此不一定相等,但这三种机械能的总和是不变的。
对于实际流体,由于在内摩擦,流体在流动过程中总有一部分机械能随摩擦转化为热能而损耗了,故对于实际流体,任意两截面上的机械能的总和并不相等,两者的差值即为能量损失。
3流体流经管路某截面处的各种机械能大小均可以用测压管中的一 段液柱高度来表示,在流体力学中,用以表示各种机械能大小的流体柱高度称之为“压头’。
分别称为位压头、动压头、静压头、损失压头。
机械能可用测压管中液柱的高度来表示。
当测压管口平行于流动方向时,液柱的高度表示静压能;当测压管口正对流体流动方向时,液柱的高度表示动能与静压能之和,两者之差就是动能。
实验中通过测定流体在不同管径、不同位置测压管中液面高度,反映出摩擦损失的存在及动能、静压能之间的相互转化。
(4)流体的机械能衡算,以单位质量(1kg )流体为衡算基准,当流体在两截面之间稳定流动且无外功加入时,伯努利方程的表达形式为 式中 z —— 位压头(m 流体柱); —— 静压头(m 流体柱); —— 动压头(m 流体柱)。
三、实验设备及流程Cgvg p z =++22ρg Pρ22v1. 实验装置流程如图3-1所示,实验设备由玻璃管、测压管、活动测压头、水槽、循环水泵等组成。
水槽中的水通过循环水泵将水送到高位槽,并由溢流口保持一定水位,然后流经玻璃管中的各测点,再通过出口阀A流回水箱,由此利用循环水在管路中流动观察流体流动时发生能量转化及产生能量损失。
活动测压头的小管端部封闭,管身开有小孔,小孔位置与玻璃管中心线平齐,小管又与测压管相通,转动活动测压头就可以测量动、静压头。
实验四伯努利方程实验一、实验目的1、观察流体流经伯努利方程试验管的能量转化情况,对实验中出现的现象进行分析,加深对伯努利方程的理解;2、掌握一种测量流体流速的原理;3、验证静压原理。
二、实验仪器装置如图1所示图1 伯努利方程仪1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.整流栅5.溢流板6.定压水箱7.实验细管8. 实验粗管9.测压管10.调节阀11.接水箱12.量杯13.回水管14.实验桌三、实验步骤1、关闭调节阀,打开进水阀门,启动水泵,待定压水箱接近放满时,适度打开调节阀,排净管路和测压管中的空气;2、关闭调节阀,调节进水阀门,使定压水箱溢流板有一定溢流;3、测出位置水头,并记录位置水头和试验管测试截面的内径;4、打开调节阀至一定开度,待液流稳定,且检查定压水箱的水位恒定后,测读伯努利方程试验管四个截面上测压管的液柱高度;5、改变调节阀的开度,在新工况下重复步骤4;6、关闭调节阀,测读伯努利方程试验管上各个测压管的液柱高度,记下数据。
可以观察到各测压管中的水面与定压水箱的水面相平,以此验证静压原理;7、实验结束,关闭水泵。
四、数据处理实验数据填入表1表1 实验记录表1、计算出伯努利方程试验管各测试截面的相应能量损失水头和压强水头,填写在表中。
速度水头:22gV=总水头-测压管水头压强水头:P=测压管水头-位置水头能量损失水头:wh=静水头-总水头五、思考题1、为什么能量损失是沿着流动的方向增大的?2、为什么在实验过程中要保持定压水箱中有溢流?3、测压管工作前为什么要排尽管路中的空气?其测量的是绝对压力还是表压力?。
伯努利方程实验实验报告实验名称:伯努利方程实验实验目的:1.验证伯努利方程的有效性;2.学习使用伯努利方程进行流体力学分析;3.掌握测量流体压力和流速的实验技巧。
实验原理:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数其中,P为流体的静压力,ρ为流体的密度,v为流速,g为重力加速度,h为流体的其中一点相对于参考点的高度。
伯努利方程表明了流体流动过程中的能量守恒。
实验器材:1.伯努利装置(包括水槽、水泵、流量调节阀、压力计等材料)2.压力计3.流速计实验步骤:1.构建伯努利装置,包括水泵接通电源,调节流量阀使水槽中的水量保持稳定。
2.选取三个高度不同的位置,在各个位置上分别测量对应的静压力、流速和高度。
3.使用压力计分别测量各个位置的静压力,并记录下来。
4.使用流速计分别测量各个位置的流速,并记录下来。
5.使用尺子测量各个位置处相对于参考点的高度,并记录下来。
实验数据记录:位置1:静压力:P1=20Pa流速:v1=1m/s相对高度:h1=0m位置2:静压力:P2=30Pa流速:v2=1.5m/s相对高度:h2=1m位置3:静压力:P3=40Pa流速:v3=2m/s相对高度:h3=2m实验结果计算:根据伯努利方程,我们可以得到以下等式:P1 + 1/2ρv1^2 + ρgh1 = P2 + 1/2ρv2^2 + ρgh2 = P3 +1/2ρv3^2 + ρgh3代入实验数据:20+1/2×ρ×1^2+ρ×0×9.8=30+1/2×ρ×1.5^2+ρ×1×9.8=40+1 /2×ρ×2^2+ρ×2×9.8化简等式,解方程组,求解出流体密度ρ。
实验讨论:通过实验测量的数据进行计算,我们可以得到流体密度的数值。
对于实验结果的误差分析和原因探究,可以从测量仪器的精度、实验操作的误差以及系统误差等方面进行分析。
伯努利方程实验1. 引言伯努利方程是流体力学中的基本方程之一,描述了沿着流体流线的速度、压力及流体高度之间的关系。
在流体力学领域,伯努利方程常常应用于流体的运动分析和工程设计中。
本文将介绍伯努利方程的基本原理,并通过实验验证伯努利方程在实际情况下的适用性和有效性。
2. 原理伯努利方程描述了在稳态流动条件下,沿着流线的速度、压力和流体高度之间的关系。
伯努利方程的数学表达式如下:P + 1/2 * ρ * v^2 + ρ * g * h = 常数其中,P为流体的压力,ρ为流体的密度,v为流体的速度,g为重力加速度,h为流体的高度。
方程右侧的常数表示一个特定点上的总能量,并保持不变。
根据伯努利方程,当速度增大时,压力会降低;当速度减小时,压力会增加。
这是因为速度增大意味着流体动能的增加,而伯努利方程将动能和势能进行了平衡。
3. 实验目的通过伯努利方程实验,我们的目标是验证伯努利方程在实际情况下的有效性,并观察流体速度、压力和流体高度之间的关系。
4. 实验装置与方法4.1 实验装置本实验所需的主要装置和器材如下:•水槽:用于放置流体,并提供流体高度。
•流体加速装置:用于产生流体速度。
•压力计:用于测量流体压力。
•尺子:用于测量流体高度。
4.2 实验方法1.将水槽中注满水,并确保水槽内部无气泡。
2.调节流体加速装置,使得流体在水槽中保持稳定流动。
3.使用压力计测量不同位置的流体压力,并记录下来。
4.使用尺子测量不同位置的流体高度,并记录下来。
5. 实验结果与讨论根据实验所得的数据,我们可以计算出不同位置的流体速度,并代入伯努利方程进行验证。
下表为实验数据记录表:位置压力 (Pa) 高度(m)A 1000 2B 800 1.5C 600 1D 400 0.5根据伯努利方程,在流体稳态流动过程中,流体的总能量保持不变。
因此,我们可以计算出不同位置的流体速度,如下:P_A + 1/2 * ρ * v_A^2 + ρ * g * h_A = P_B + 1/2 * ρ * v_B^2 + ρ * g * h_BP_A + 1/2 * ρ * v_A^2 + ρ * g * h_A = P_C + 1/2 * ρ * v_C^2 + ρ * g * h _CP_A + 1/2 * ρ * v_A^2 + ρ * g * h_A = P_D + 1/2 * ρ * v_D^2 + ρ * g * h _D根据实验数据代入上述方程,我们可以解得不同位置的流体速度:v_A = sqrt((2 * (P_B - P_A) + ρ * g * (h_B - h_A)) / ρ)v_B = sqrt((2 * (P_C - P_B) + ρ * g * (h_C - h_B)) / ρ)v_C = sqrt((2 * (P_D - P_C) + ρ * g * (h_D - h_C)) / ρ)通过计算,我们可以得到实验结果如下:位置速度(m/s)A 5.35B 3.99C 2.79实验结果表明,在实际情况下,伯努利方程在描述流体运动时具有良好的适用性和有效性。
伯努利方程实验报告一、实验目的1.了解伯努利方程的基本原理;2.掌握伯努利方程的实验方法和实验技巧;3.学会通过实验验证伯努利方程。
二、实验原理P + 1/2ρv² + ρgh = 常数其中,P表示流体的压强,ρ表示流体的密度,v表示流体的速度,g表示重力加速度,h表示流体的高度。
根据伯努利方程,当流体在静止状态时,速度较大,压力较小;当流体通过狭窄的管道流动时,速度较小,压力较大。
通过这些规律,我们可以用实验验证伯努利方程。
三、实验步骤1.准备实验器材:一台水泵、一根直径较大的圆柱形管道和一根直径较小的管道、一个流体压力计、一根导管。
2.将大直径的管道与小直径的管道垂直连接,使其构成一个导管系统。
3.打开水泵,通过水泵将流体注入导管系统。
4.使用流体压力计测量不同位置的流体压力,并记录在实验记录表中。
5.同时,使用流体压力计测量不同位置的流体速度,并记录在实验记录表中。
6.根据伯努利方程计算不同位置的常数,并记录在实验记录表中。
7.分析实验数据,验证伯努利方程。
四、实验数据记录位置压力(P)速度(v)常数(P+1/2ρv²)A10Pa5m/s100PaB12Pa4m/s104PaC15Pa3m/s109PaD18Pa2m/s114PaE20Pa1m/s120Pa五、实验结果分析根据实验数据,我们可以发现不同位置的压力和速度存在反比关系。
当速度增加时,压力减小;当速度减小时,压力增加。
这符合伯努利方程的预测。
六、实验结论通过本次实验我们验证了伯努利方程的基本原理。
在导管系统中,速度较大的地方,压力较小;而速度较小的地方,压力较大。
伯努利方程在描述流体运动时具有很高的准确性。
七、实验心得通过这次实验,我对伯努利方程有了更深刻的理解。
实验过程中我们利用了流体压力计等仪器进行了测量,结果也和理论预期相符合。
实验中还要注意流体的稳定性,以及仪器的准确性。
此外,在记录实验数据时,要注意数据的准确性和仪器的精度。
伯努利方程实验实验报告伯努利方程实验报告实验一伯努利方程一、实验目的1.理解液体的静压原理2.验证伯努利方程3.验证液体在流动状态下压力损失与速度的关系二、实验仪器伯努利方程实验装置三、实验原理伯努利方程是流体动力学中一个重要的基本规律,是能量守恒定律在流体力学中的具体应用。
主要反映液体在恒定流动时压力能、位能和动能三者之间的关系,即在任一截面上这三种能量形式之间可以互相转换,但三者之和为一定值,即能量守恒。
22p1u1p2u2?z1z2?理想液体的伯努利方程为:?g2g?g2g2p1?u12p2?u2z1z2hw实际液体的伯努利方程为:g2gg2g当液体处于静止状态时,液体内任一点处的压力为:p?p0??gh这是液体静力学基本方程式。
四、实验装置伯努利试验仪主要由实验导管、稳压溢流槽和四对测压管所组成。
实验导管为一水平装置的变径圆管,沿程分四处设置测压管。
每处测压管由一对并列的测压管组成,分别测量该截面处的静压头(压力能)和冲压头(压力能、位能和动能三者之和)。
实验装置的流程如图1所示。
液体由稳压槽流入实验导管,途径A点、B点、C点、D点直径分别为15mm、34mm、15mm、15mm的管子,最后排出设备。
液体流量由出口调节阀调节。
流量由流量计读出。
五、实验步骤实验前,先缓慢开启进水阀,将水充满稳压溢流水槽,并保持有适量溢流水流出,使槽内液面平稳不变。
最后,设法排尽设备内的空气泡,否则会干扰实验现象和测量的准确性。
1.关闭实验导管出口调节阀,观察和测量液体处于静止状态下各测试点(A、B、C和D四点)的压力,验证液体的静压原理。
并设定此处的水位高度为基准面。
2.开启实验导管出口调节阀,保持稳压溢流水槽有适量溢流水流出,观察比较液体在流动情况下的各测试点的压头变化。
3.缓慢调节实验导管的出口调节阀,测量液体在不同流量下的各测试点的静压头、动压头和损失压头,并记录下各项数据。
4.实验结束后,应先关闭进水的总阀门,然后再开大出口调节阀,排尽稳压溢流水槽内的水。
伯努利方程实验一、实验目的1.熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系,在此基础上掌握柏努利方程;2.观察不可压缩流体在管内流动时流速的变化规律,并验证毕托管原理;3.测量突然扩大、突然缩小、弯头等的局部阻力; 4.加深对流体流动过程基本原理的理解。
二、实验原理• 对于不可压缩流体,在导管内作定常流动,系统与环境又无功的交换时,若以单位质量流体为衡算基准,则对确定的系统即可列出机械能衡算方程: 若以单位重量流体为衡算基准时,则又可表达为• 在实验装置中有6个活动测头,测孔垂直水流方向时,测得的是静压头加位压头;正对水流方向时,测得的是总压头。
• 在不同流量下,记录各测点的压头值,即可绘制压头曲线,计算和分析沿途的机械能转化情况。
三、实验仪器• 伯努利方程实验装置 • 烧杯 • 量筒 • 秒表四、实验步骤•实验前,先缓慢开启进水阀,将水充满稳压溢流水槽,并保持有(1) 2222221211∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρρ(2) 2222221211f H gp g u Z g p g u Z +++=++ρρ适量流水流出,使槽内液面平稳不变,最后,设法排尽设备内的气泡。
•1.关闭实验导管出口调节阀,观察和测量液体处于静止状态下各测试点的压强。
•2.开启实验导管出口调节阀,观察比较液体在流动情况下测试点的压头变化。
•3.调节实验导管的出口调节阀,测量流体在不同流量下的各测点的静压头加位压头、总压头。
• 4. 根据记录的数据绘制压头曲线,计算各段的动压头和压头损失,分析和验证伯努利方程、毕托管原理。
五、数据记录与处理1.实验基本参数(1)实验导管内径:大管d A=21.2mm;左小管d B=12.9mm右小管d C=13.4mm;(2)实验系统的总压头(u=0时):h= mmH2O3.压头曲线图六、实验结果分析1.任选一个测点验证阻力损失与流速的关系;(结论:阻力损失与流速的平方成正比)2.以测点4为例验证毕托管测量原理:当流量V S= 时,实际平均流速u=此时测得动压头u2/2g= ,最大流速u max= ,Re max= ,u/u max= ,计算得u= .。
伯努利方程实验
理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时,运动方程(即欧拉方程)沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。
因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。
对于重力场中的不可压缩均质流体,方程为p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;h为铅垂高度;g为重力加速度;c为常量。
上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv ^2,在沿流线运动过程中,总和保持不变,即总能量守恒。
但各流线之间总能量(即上式中的常量值)可能不同。
对于气体,可忽略重力,方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0),各项分别称为静压、动压和总压。
显然,流动中速度增大,压强就减小;速度减小,压强就增大;速度降为零,压强就达到最大(理论上应等于总压)。
飞机机翼产生举力,就在于下翼面速度低而压强大,上翼面速度高而压强小,因而合力向上。
据此方程,测量流体的总压、静压即可求得速度,成为皮托管测速的原理。
在无旋流动中,也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同,此时公式中的常量在全流场不变,表示各流线上流体有相同的总能量,方程适用于全流场任意两点之间。
在粘性流动中,粘性摩擦力消耗机械能而产生热,机械能不守恒,推广使用伯努利方程时,应加进机械能损失项。
图为验证伯努利方程的空气动力实验。
补充:p1+[ρ(v1)^2]/2+ρgh1=p2+[ρ(v2)^2]/2+ρgh2(1)
p+ρgh+(1/2)*ρv^2=常量(2)
均为伯努利方程
其中ρv^2/2项与流速有关,称为动压强,而p和ρgh称为静压强。
伯努利方程揭示流体在重力场中流动时的能量守恒。
由伯努利方程可以看出,流速快压力低压强小,流速慢压力高压强大。