能量方程实验报告
同济大学流体力学实验 能量方程实验报告
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
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图
伯努 利 方程实 验装 置 图
4
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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
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C
但
在不 同过 流 断 面 上 的测 压 管 水 头 不 同
马
+
P
霍
二
+
P
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+
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C
p gp g
pg
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。
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。
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告
不可压缩流体恒定流能量方程实验报告1. 引言嘿，大家好！今天咱们来聊聊不可压缩流体和那些神奇的能量方程，简直就是物理界的黑科技！流体动力学听起来有点高大上，但别担心，今天咱们就用轻松的方式，把这些晦涩的概念变得简单易懂。
想象一下，你在河边钓鱼，水流缓缓而过，你的钓竿在阳光下闪闪发光。
这些看似平常的场景，背后其实都藏着流体力学的秘密哦！1.1 不可压缩流体的基本概念先说说不可压缩流体，顾名思义，它就是那种在流动过程中体积不变的流体。
就好比你把一瓶水摇晃，无论怎么摇，它的体积都不会因为摇动而变小。
简单来说，水、油这类液体就是不可压缩流体的代表。
而气体就不太一样了，像风吹过树叶，它们可是随时在“瘦身”的。
1.2 恒定流动的特性接下来咱们聊聊恒定流动。
恒定流动就像是你早上出门时总是那条熟悉的路，路上车流、速度都差不多，不会忽大忽小。
换句话说，流体在某个截面上的流速和其他性质在时间上保持不变。
这种稳定的状态让我们能用比较简单的方程来描述流动的行为，真是太贴心了！2. 能量方程的基本框架那么，能量方程又是什么呢？别着急，想象一下，你在过山车上，随着轨道的起伏，重力势能和动能在不断转换。
能量方程就像是一张地图，告诉我们在流动过程中这些能量如何变换，特别是在不可压缩流体中。
这种方程帮助我们理解流体的运动，真是一笔划算的投资啊！2.1 重要的方程在流体力学中，有个非常有名的方程叫做伯努利方程。
简单来说，它就是在某个流体流动的路径上，能量总是守恒的。
想象一下你在滑雪，滑到平坦的地方时速度减慢，但你依然能继续滑行。
伯努利方程就是在说，无论你的速度快慢，总有一股神奇的力量在支撑着你。
2.2 实验设置好啦，接下来我们来聊聊实验的设置。
这一部分可是关键。
我们搭建了一个简单的实验装置，使用透明管子模拟流体流动。
管子里流淌着水，咱们用压力计、流速计等设备来测量各种参数。
就像是化学实验室里的小白鼠，我们一边观察水流的变化，一边记录数据。
能量方程实验
能量方程实验一、实验类型综合型二、实验目的1.观测动、静、位压头随管径、位置、流量的变化情况，验证连续性方程和伯努利方程2.定量考察流体流经收缩、扩大管段时，流体流速与管径关系3.定量考察流体流经直管段时，流体阻力与流量关系4.定性观察流体流经节流件、弯头的压损情况5.掌握压头、流量和流速等水力学参数的测试技能三、实验仪器、设备机械能转化演示实验装置（NZ100Y ）四、实验原理任何运动的流体，仍然遵守质量守恒定律和能量守恒定律，这是研究流体力学性质的基本出发点。
1、连续性方程对于流体在管内稳定流动时的质量守恒形式表现为如下的连续性方程： ⎰⎰⎰⎰=2211vdA dA v ρρ （1－1）根据平均流速的定义，有222111A u A u ρρ= （1－2）即 21m m = （1－3）而对均质、不可压缩流体，常数==21ρρ，则式（1－2）变为2211A u A u = （1－4）可见，对均质、不可压缩流体，平均流速与流通截面积成反比，即面积越大，流速越小；反之，面积越小，流速越大。
对圆管，4/2d A π=，d 为直径，于是式（1－4）可转化为 222211d u d u = （1－5）2、机械能衡算方程运动的流体除了遵循质量守恒定律以外，还应满足能量守恒定律，依此，在工程上可进一步得到十分重要的机械能衡算方程。
对于均质、不可压缩流体，在管路内稳定流动时，其机械能衡算方程（以单位质量流体为基准）为：f e h gg u z h g g u z +++=+++ρρ22221211p 2p 2 （1－6） 显然，上式中各项均具有高度的量纲，z 称为位头，g u 2/2称为动压头（速度头），g ρ/p 称为静压头（压力头），e h 称为外加压头，f h 称为压头损失。
关于上述机械能衡算方程的讨论：（1）理想流体的柏努利方程无黏性的即没有黏性摩擦损失的流体称为理想流体，就是说，理想流体的0=f h ，若此时又无外加功加入，则机械能衡算方程变为：gg u z g g u z ρρ22221211p 2p 2++=++ （1－7） 式（1－7）为理想流体的柏努利方程。
伯努利能量方程实验报告
伯努利能量方程实验报告一、实验目的本实验旨在通过伯努利能量方程的实验研究，深入了解流体力学中的基本概念和原理，以及掌握流量计和压力计的使用方法。
二、实验原理伯努利能量方程是描述流体运动时能量守恒的基本方程之一。
根据伯努利定理，当流体沿着一条闭合曲线（称为“流线”）从一个点流到另一个点时，其总机械能保持不变。
机械能包括动能和势能两部分，因此可以表示为：P1/ρg + v1^2/2g + h1 = P2/ρg + v2^2/2g + h2其中P是压力，ρ是密度，g是重力加速度，v是速度，h是高度。
三、实验器材1. 流量计：用于测量液体或气体的流量。
2. 压力计：用于测量液体或气体的压强。
3. 液位计：用于测量液面高度。
4. 液箱：用于储存液体。
5. 水泵：用于将液体送入管道。
四、实验步骤1. 将水泵接通电源，并将水泵出口管道连接到流量计的进口处。
2. 将流量计的出口管道连接到压力计的进口处，并将压力计的出口管道连接到液箱。
3. 打开水泵，调节液位计，使液面高度保持一定值。
4. 分别测量流量计和压力计的读数，并记录下来。
5. 调节液位计，使液面高度变化一定值（例如10cm），再次测量流量计和压力计的读数，并记录下来。
6. 根据伯努利能量方程，计算出不同状态下的速度、压力和高度等参数。
五、实验数据处理1. 流量计读数（m3/h）：初态：_______末态：_______2. 压力计读数（Pa）：初态：_______末态：_______3. 液面高度变化（m）：_______4. 计算结果：初态速度v1=_________，初态压强P1=_________，初态高度h1=_________末态速度v2=_________，末态压强P2=_________，末态高度h2=_________六、实验结果分析通过实验数据可以发现，在液体或气体沿着一条闭合曲线从一个点流到另一个点时，其总机械能保持不变。
这是因为，在流体运动过程中，动能和势能之间互相转化，但总能量始终保持不变。
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。
能量方程演示实验报告
一、实验目的1. 了解流体在管内流动时，静压能、动能、位能之间相互转换的关系。
2. 深入理解伯努利方程，掌握其应用。
3. 培养学生运用实验方法验证理论知识的能力。
二、实验原理伯努利方程是描述流体在管道中流动时能量守恒的方程。
该方程表明，在不可压缩、不可压缩流体中，沿流动方向，流速增加时，静压能减小，动能增加；流速减小时，静压能增加，动能减小。
同时，流体在流动过程中，位能、动能和静压能之和保持不变。
伯努利方程可表示为：\[ P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{常数} \]其中，P为流体压强，ρ为流体密度，v为流速，g为重力加速度，h为流体高度。
三、实验仪器与设备1. 实验装置：伯努利方程演示装置，包括有机玻璃管道、水箱、流量计、压力计等。
2. 数据采集系统：数据采集器、传感器等。
四、实验步骤1. 连接实验装置，检查各部件是否完好。
2. 打开水箱，使水箱充水，待水箱溢流。
3. 调节流量计，控制流量稳定。
4. 在管道上设置不同位置的测压点，用压力计测量各点的压强。
5. 使用数据采集系统记录各测点的压强数据。
6. 改变管道形状（如弯头、缩径等），观察压强变化，分析能量转换情况。
7. 比较不同形状管道的压强分布，验证伯努利方程。
8. 实验结束后，整理实验数据，分析实验结果。
五、实验数据与分析1. 实验数据（1）管道直段：P1 = 0.5 MPa，P2 = 0.4 MPa，v1 = 2 m/s，v2 = 1 m/s，h1 = 1 m，h2 = 1.5 m。
（2）管道弯头：P3 = 0.3 MPa，P4 = 0.4 MPa，v3 = 1 m/s，v4 = 2 m/s，h3 = 1 m，h4 = 1.5 m。
（3）管道缩径：P5 = 0.6 MPa，P6 = 0.5 MPa，v5 = 1 m/s，v6 = 2 m/s，h5 = 1 m，h6 = 1.5 m。
2. 实验结果分析根据实验数据，我们可以发现：（1）在管道直段，流速增加时，静压能减小，动能增加；流速减小时，静压能增加，动能减小。
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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
12
22
21(72.15813010)3.8910 6.55229.8v h cm g --⨯+=⨯+=⨯ 2
222
2
2(15.71443710)3.8010 3.93229.8v h cm g --⨯+=⨯+=⨯ 222
233(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:2
12P v Z g γ++=常数。