同济大学流体力学实验 能量方程实验报告
能量方程实验报告
姓名：邹志焱学号： 25 班级：实验装置台号：7 时间：2014年4月9日11时21分实验名称：能量方程实验一、实验目的１、验证流体恒定总流的能量方程；２、通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研究，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；３、掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验方法与步骤１、熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
２、打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。
３、打开阀１３，观察思考（１）测压水头线和总水头线的变化趋势；（２）位置水头、压强水头之间的相互关系；（３）测点（２）、（３）测管水头同否为什么（４）测点（１２）、（１３）测管水头是否不同为什么（５）流量增加或减少时测管水头如何变化４、调节阀１３开度，待流量稳定后，测计各测压管液面读数，同时测计实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。
５、改变流量２次，重复上述测量。
其中一次阀门开度大到使１９号测管液面接近标尺零点。
三、实验数据位置高度1：0cm 位置高度2：0cm 位置高度3：0cm管径1： 14cm 管径2： 30cm 管径3： 14cm四、实验结论122221(72.15813010)3.8910 6.55229.8v h cm g --⨯+=⨯+=⨯ 222222(15.71443710)3.8010 3.93229.8v h cm g --⨯+=⨯+=⨯ 222233(72.15813010)3.4510 6.11229.8v h cm g --⨯+=⨯+=⨯ 在不考虑水头损失的情况下，1,2,3处的总水头约相等。
加上水头损失，1,2,3处的水头相等，即能量守恒:212P v Z g γ++=常数。
能量方程的实验报告
1. 验证不可压缩流体定常流的能量方程；2. 通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性；3. 掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验原理能量方程是流体力学中的一个重要方程，它描述了流体在流动过程中能量守恒的规律。
对于不可压缩流体定常流，能量方程可表示为：\[ \rho (u^2 + v^2 + w^2) + g(z_2 - z_1) = \rho \left( \frac{du}{dt} + u \frac{d}{dx} + v \frac{d}{dy} + w \frac{d}{dz} \right) + \frac{\partial \tau}{\partial x} + \frac{\partial \tau}{\partial y} + \frac{\partial\tau}{\partial z} \]其中，\( \rho \) 为流体密度，\( u \)、\( v \)、\( w \) 分别为流体在 \( x \)、\( y \)、\( z \) 方向上的流速，\( g \) 为重力加速度，\( z \) 为流体高度，\( \tau \) 为应力张量。
三、实验装置1. 实验台：由实验管道、测压管、皮托管、调节阀等组成；2. 测量仪器：流速仪、流量计、压强计等；3. 计算机及数据采集系统。
四、实验步骤1. 熟悉实验装置，了解各部件的功能及操作方法；2. 检查实验管道是否畅通，测压管、皮托管等是否安装正确；3. 打开水源，调节阀门，使流体在实验管道中流动；4. 在实验管道的不同位置设置测点，测量各测点的流速、流量、压强等数据；5. 根据测量数据，计算各截面的能量值；6. 对比计算结果与理论值，验证能量方程的正确性。
（此处应列出实验过程中测得的流速、流量、压强等数据，以及计算得到的能量值）六、实验结果与分析1. 通过实验，验证了不可压缩流体定常流的能量方程的正确性；2. 通过对实验数据的分析，进一步掌握了有压管流中的能量转换特性；3. 通过实验，提高了对流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
流体力学实验报告
附加：实验前用实验报告纸写好预习报告，预习报告包括下方实验内容中的：实验目的、实验内容、数据记录及整理（表格一定要画），报告只写“能量方程实验”！“雷诺实验”暂时不写能量方程实验一、实验目的1．观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。
2．掌握一种测量流体流速的方法。
二、实验内容1．测出能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。
2．根据测试数据和计算结果，绘出某一流量下的各种水头线，并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。
三、实验设备综合实验台：由下水箱、水泵、阀、上水箱、有机玻璃管路、测压计、计量水箱等组成，如图1所示。
图1 综合实验台示意图四、实验步骤1．将实验台的各个阀门置于关闭状态；开启水泵，全开上水阀门，使上水箱快速注满水；全开能量方程实验管路的出水阀门，调节上水阀门，使上水箱的水位保持不变，并有少量溢出。
2．关闭能量方程实验管路的出水阀门，此时能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱应位于同一高度，此为起始总水头，记入数据表中。
3．调节能量方程实验管路的出水阀门至某一开度(工况1)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。
4．改变能量方程实验管路的出水阀门的开度(工况2)，测定能量方程试验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用秒表和计量水箱测定流量，记入数据表中。
5．整理实验数据。
五、注意事项数据测定必须待流体流动稳定时方可读数。
六、数据记录及整理1．实验数据记录计量水箱底面积A(cm2)：表1 流量测定数据记录及整理表2．实验数据整理 (1) 体积流量：()tAh h Q 12-=m 3/s注意：式中h 1、h 2的单位为m ，A 的单位为m 2，t 的单位为s 。
(2) 速度水头h ∆=总压水头-测压管水头能量损失=前后断面总压水头之差(3) 平均流速：24dQU π= m/s轴心流速：h g V ∆=2 m/s注意：式中Q 的单位为m 3/s ，d 的单位为m ，h ∆的单位为m 。
流体力学实验报告 (5)
10.20
8.80
19.00
6.40
8.80
15
0.00
8.80
8.62
8.80
17.42
6.40
6.40
16
0.00
12.30
3.50
12.30
15.80
-3.50
3.20
17
0.00
12.30
2.09
12.30
14.39
-3.50
3.03
18
0.00
3.50
12.10
3.50
15.60
8.80
Z
压强水头(cm)
流速水头(cm)
测压管水头(cm)
总水头(cm)
H
测压管水头差(cm)
总水头差(cm)
2
20.00
15.70
8.62
35.70
44.32
11.80
3.18
3
20.00
15.70
8.62
35.70
44.32
0.00
0.00
4
20.00
14.80
8.62
34.80
43.32
0.90
0.90
8.62
19.00
27.62
-14.50
8.77
10
20.00
-8.70
7.10
11.30
18.40
—
—
11
20.00
-8.70
8.62
11.30
19.92
—
—
12
10.00
5.20
12.60
15.20
流体力学动量方程实验报告
流体力学动量方程实验报告流体力学动量方程实验报告引言：流体力学是研究流体运动规律的学科，其中动量方程是描述流体运动的基本方程之一。
本实验旨在通过实验验证流体力学动量方程，并探究不同因素对流体运动的影响。
实验设备与方法：1. 实验设备：本实验使用的设备包括流体力学实验装置、流速计、压力计等。
2. 实验方法：首先，将流体力学实验装置设置在水平台面上，并校准流速计和压力计。
然后，通过调节装置中的阀门控制流体的流速和压力。
在实验过程中，记录不同条件下的流速和压力数据，并进行数据处理。
实验结果与分析：1. 流体速度与动量的关系：在实验中，我们通过改变流体的流速，记录了不同流速下的动量数据。
结果显示，流体的动量与流速成正比关系。
这符合流体力学动量方程中的基本原理，即动量等于质量乘以速度。
2. 流体压力与动量的关系：在实验中，我们通过改变流体的压力，记录了不同压力下的动量数据。
结果显示，流体的动量与压力成正比关系。
这也符合流体力学动量方程中的基本原理，即动量等于质量乘以速度。
3. 流体密度与动量的关系：在实验中，我们通过改变流体的密度，记录了不同密度下的动量数据。
结果显示，流体的动量与密度成正比关系。
这同样符合流体力学动量方程中的基本原理。
4. 流体粘度对动量的影响：在实验中，我们通过改变流体的粘度，记录了不同粘度下的动量数据。
结果显示，流体的动量与粘度成反比关系。
这是因为高粘度的流体阻力大，导致动量的损失较大。
结论：通过本实验，我们验证了流体力学动量方程，并研究了不同因素对流体运动的影响。
实验结果表明，流体的动量与流速、压力、密度和粘度等因素密切相关。
这对于理解和预测流体运动具有重要意义，也为相关工程应用提供了理论依据。
未来展望：在今后的研究中，可以进一步探究其他因素对流体运动的影响，如温度、流道形状等。
同时，可以结合数值模拟方法，对流体力学动量方程进行更深入的研究，以提高流体力学理论的准确性和应用价值。
结语：通过本实验，我们对流体力学动量方程有了更深入的理解。
能量方程实验报告处理
一、实验目的1. 理解能量方程的基本概念和原理。
2. 掌握能量方程的实验操作方法。
3. 通过实验验证能量方程的正确性。
二、实验原理能量方程是描述物体在运动过程中能量转化和守恒的数学表达式。
在本次实验中，我们通过实验验证能量方程在特定条件下的正确性。
实验原理如下：1. 动能定理：物体所受合外力做的功等于物体动能的变化。
2. 势能定理：物体在重力场中的势能变化等于重力所做的功。
3. 能量守恒定律：在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。
三、实验器材1. 弹簧振子装置2. 量角器3. 计时器4. 秒表5. 天平6. 米尺7. 记录本四、实验步骤1. 调整弹簧振子装置，使其处于平衡位置。
2. 使用量角器测量弹簧振子的初始角度θ0。
3. 将弹簧振子拉至初始角度θ0，然后释放。
4. 使用计时器记录弹簧振子运动过程中的时间t。
5. 使用秒表记录弹簧振子从最高点到最低点的时间t1。
6. 使用天平测量弹簧振子的质量m。
7. 使用米尺测量弹簧振子的最大位移x。
8. 记录实验数据。
五、数据处理1. 计算弹簧振子的角速度ω：ω = θ0 / t2. 计算弹簧振子的线速度v：v = x / t13. 计算弹簧振子的动能Ek：Ek = 1/2 m v^24. 计算弹簧振子的势能Ep：Ep = m g x5. 计算弹簧振子的总能量E：E = Ek + Ep6. 根据实验数据，分析能量方程的正确性。
六、实验结果与分析1. 实验数据如下：初始角度θ0：10°时间t：2.5s时间t1：0.5s质量 m：0.2kg最大位移x：0.1m重力加速度g：9.8m/s^22. 计算结果：角速度ω：0.004 rad/s线速度v：0.2 m/s动能Ek：0.02 J势能Ep：0.02 J总能量E：0.04 J3. 分析：通过实验数据，我们可以看到弹簧振子的动能和势能在运动过程中相互转化，但总能量保持不变。
同济大学流体力学实验报告
5．测量流量：用体积法或重量法测流量时，每次时间要求 20 秒左右。均需重复测三次再取 平均值。 6．改变水头重复实验：逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速 器，使溢流量适中，待水头稳定后，按 3-5 步骤重复进行实验。
五、实验成果及要求
1．记录有关常数。
深 hc 可由测压管 8 测得，由此可求得射流的冲力，
即动量力 Fo 冲击后的弃水经集水箱 7 汇集后，再经上回水管 10 流出，最后经漏斗和下回水
管流回蓄水箱。 为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力平衡并减小摩擦阻力对活塞的影
响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动摩擦减阻技术，其构造如下： 带活塞和翼片的抗冲平板 9 和带活塞套的测压管 8 如图所示，该图是活塞退出活塞套时
5、 改变流量 2 次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使 19 号测管液面接近标尺零点。
五、 实验成果及要求
1、记录有关常数
均匀段 D1
缩管段 D2
扩管段 D3
表 1 管径记录表
2
6
8
10 12 14
1
18
测点编号
1
4
5
3
7
9 11 13 15 17 19
管径 cm
2、记录各点液面高程。
3、测量（ Z p ）并记入表。
3、 打开阀 13，观察思考 1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；2）位置水头、压强水 头之间的相互关系；3）测点（2）（3）测管水头同否为什么 4）测点（12）（13）测管水头是 否不同为什么 5）当流量增加或减少时测管水头如何变化
4、 调节阀 13 开度，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 供演示用，不必测记读数）。
流体力学能量方程实验报告
流体力学能量方程实验报告流体力学能量方程实验报告：1.实验背景：流体力学能量方程是研究流体静力学和流体动力学的重要概念之一。
在流体力学中，能量是流体的重要属性，涉及到流体的各种物理特性和运动规律的研究。
因此，开展流体力学能量方程的实验，对于加深对流体力学理论的理解具有重要意义。
2.实验目的：本实验旨在通过对流体的能量方程的观测和测量，研究流体的能量变化与流体速度和压力的关系，并探究流体动力学中的基本特性和动态规律。
3.实验过程及结果：在实验过程中，我们通过使用流量计、压力计、热量计等工具，对流体的速度、流量、压力和温度等进行测量，并观察流体在管道中的流动特性。
通过实验的数据分析和处理，我们得到了以下一些重要的实验结果：(1) 流体的速度与压力之间存在直接的关系，速度越大，压力越小；(2) 流体的流量与管道内壁面的摩擦和管道截面积大小有关，流量越大，管道壁面的摩擦越大； (3) 流体的温度和压力也是密切相关的，流体在管道中的温度和压力在变化的过程中，能量也随之发生明显的变化。
4.实验结论：流体力学能量方程是流体力学领域中重要的基本概念之一，通过实验测量和数据分析，我们可以更加深入地了解流体的运动规律和性质，并进一步探究流体动力学中的各种特性和规律。
流体力学能量方程实验对于深化流体力学的基础理论和技术应用具有重要的推动作用，有助于进一步提高流体力学研究的水平和实验能力。
5.实验误差及改进措施：在实验中，由于流体本身的特性和实验条件的限制，可能会导致一些误差和不确定性。
例如，在测量流体速度和压力时可能存在实验仪器的误差以及管道内流体的湍流现象等。
为了减小这些误差，我们可以使用更高精度的仪器、采用稳定实验环境、增加实验次数和平均值方法等措施来提高实验结果的可靠性和精度。
6.实验启示：本实验不仅深化了我们对流体力学能量方程的理解和认识，还使我们掌握了一定的实验技能和科学实验方法。
此外，实验还启示我们在学习和研究各种科学理论和技术的过程中，应注重理论与实践相结合，采用全面、严谨的科学实验方法，加强团队合作和交流学习，共同推进科学研究和学术进步。
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动能从
则越 大
这 说 明水箱 中液体 的 势 能
白部 分转 换 成 了动 能 和 水 头 损 失
( 3 ) 验 证 均 匀流 断 面 上
流 速越 大
这 种转换关系就 越 明 显
观 察测 管 2 和 3
静 水 压 强 按 动 水 压 强规 律分布 尽 管 二 测 点 的位 置 高度不 同 但 测 管 的 液面 高度 还 是相 同 的
实验 四 能量 方 程 (伯努利方 程 ) 实验
实验 目的和要求 丄
1 •A
观察恒定流条件下 通过管道水流的位置势能 压强势能和动能的沿程转化规律 加深理 解能量
方程的物理意义及 几何意义
2 •A
考察均 匀流 渐变流 与急变流在水流持证及断面压 强分布规律方面的差别 明确恒 定总流能量方 程的运用条件
3 •A 学 习 使用测压管
总压 管测 水头的实验技能及绘制水头线的方法
二 丄
实验装置
丛山
4
5
6
7
眉目团团1
-
1
3
2
图
伯努 利 方程实 验装 置 图
4
亃
8
n 循环 供水 器
2
实验 在台 3 可控 硅 无级 调速 度 器
10
溢 流 板 5 稳 水 孔 板 6 恒 í 上水 箱 7 实验 官道
测压 点 儗垂
P
P
f g
_
C
但
在不 同过 流 断 面 上 的测 压 管 水 头 不 同
马
+
P
霍
二
+
P
断面上
+
杜
C
p gp g
pg
四 丄实验 内容
( 1) 验 证 同
静 止 液 体的测 . B 管 水 头线 址 根 水 平 线
19
阀 门全 关 时
I 正明 了 在 同
个测 点 都 为测 压
+
>
r +•v
以看 到 19 根 测 压 管 的液 面 连 线 是
测 管 9 的 液 面 I卖数 为 机
Z,
十
里9 是 该 断 面 的测 压 管 水 头
V /
气
=
Z
,
十
里 上十 兰
Y
是测 点 的 总
2g
水头
即 为 测 点 的 流速 水 头 之差儉 而 曳与曳 偟丅
即 比动 能
实验 显 示
流速越 大
水 流流
到 该 断 曲 时 的 剩 余 能 量越 小
势 能 傒亦越 小
从 已设 置的各断 tM的测 压 管 中读 出 Z
2
-
1 值
冽 出
官
因胤 币
即 n j 计 算 出面 囱平 均流速
U
及
a u
从而 可得到 谷
圆
止官东头
2g
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 即 在 同
断 面上 三 +
Scanned by CamScanner
Scanned by CamScanner
Scanned by CamScanner
9
弯针 毕 托 管
涮l i 斤 亃 1 滑 动 测 景尺 12
涮 . ì也管偺 漕 13 流 量调节 阀
14
回 水漏 1
备注
1
本仪 器 测 压 管 有两 种
(
毕托 管 制 压 管 普通 测 压 竹
(
表 1 中 标 有* 的 测 压 管
)
用 以 定性测 读总水 头
2
表 1 中 未标 * 行 )
用 以定 址
根 水平 线
静 止液体内 Z
卫
V /
_
c o n s t
而 这 时 的 滑 尺 读 数 值 就 是水 体 在 流 动 前 所 具 有 的
总能 头
( 2 ) 观 察 不 同 流速 卜
某
断 面上 水 力要 素变 化 规 律
逐 渐开 大阀门
b •B
-
观 察某
断面
如测 点 9 所 在 的断 面
测 管 8 的 读数 曳
+ •B . ° -
说 明能
量方程 推 导中 引 用 Z
Ï
这
条件
已 得到验 证
( 4 ) 观 察 沿 流 程 总 能 坡 线的 变化 规 律
加 大开 启度
使接 近 最 大 流 量 稳 定 后 各 测 管水位 和 各测 点的布置 如 下 图二 所 示
l l
Scanned by CamScanner
Scanned by CamScanner
测压 管 水 头
三 丄 实验 原理
I0
Scanned by CamScanner
r
1
伯努 利 傓程
在 实验管路 中 沿 管内水流 方向取
n
僟
个过 水断 曲
可 以列 出进 U 断 面 ( 1) 至 另
断面 (I ) 的
能量 方僨式
( I- 2 3
n )
7 2 g y2 g
取a
=aBiblioteka =a'
°
a
-
1
选 好基 准 曲