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伯努利方程实验

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。
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。
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。
在实验中我们要注意的是毕托管、测压管及其连通管只有充满被测液体,即满足连续条件,才有可能测得真值,否则如果其中夹有气柱,就会使测压失真,从而造成误差。误差值与气柱高度和其位置有关。对于非堵塞性气泡,虽不产生误差,但若不排除,实验过程中很可能变成堵塞性气柱而影响量测精度。
检验的方法是毕托管置于静水中,检查分别与毕托管全压孔及静压孔相连通的两根测压管液面是否齐平。如果气体已排净,不管怎样抖动塑料连通管,两测管液面恒齐平。若测压管内存有气体,在测量压强时,水柱因含气泡而虚高,使压强测得不准确。排气后的测压管一端通静止的小水箱中(此小水箱可用有透明的机玻璃制作,以便看到箱内的水面),装有玻璃管的另一端抬高到与水箱水面略高些,静止后看液面是否与水箱中的水面齐平,齐平则表示排气已干净。
至于为什么实验要保持在恒水位条件下进行,那是因为水箱水位代表管中各点的位能。当流速改变时,只有位能保持不变才能使用机械能守恒方程进行计算。?这是为了保证整个系统处于稳定流动状态,如果水位有变动那么液体势能自然会产生变动,进而影响到液体流速和流量.

            伯努利方程实验装置简介

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伯努利方程实验(图1)


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