流体力学能量方程实验
工程流体力学实验
1.40
0
3.500
7.500
3.500
11.000
6.100
19
1.40
0
3.500
6.208
3.500
9.708
0.000
1.292
毕托管测速计算表
编号
6
8
12
14
16
18
备注
测速管读数
44.75
23.9
22.5
14.7
12
11
测压管读数
14.7
15.05
11.85
6.9
9.6
3.5
点流速u（cm/s）
三、使用仪器、材料
自循环供水器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、可控硅无级调速器、实验管道、流量调节阀、接水阀、接水盒、回水管测压计。
四、实验步骤
1、熟悉实验仪器，分清普通测压管和测速管及两者功能上的区别。
2、打开电源，启动供水系统，水箱供水至溢流，排净实验管道内的空气后关闭流量调节阀。检查所有的测压管液面是否齐平，若不平需查明原因并排除气体。
8、在均匀流断面上，推求测速管处的流速，将测试与计算成果列于表中。
水箱面高程 =47.60cm直径
实验装置图：
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
测点液面读数于断面能量转换的测算表单位：cm
测点
管径d
位置水头Z
压强水头p/γ
流速水头
测压管水头z+ p/γ
总水头H
测压管水头差△(z+ p/γ)
水头损失h=-=
如果自由表面压强p0与当地大气压pa压强相等时，液体内任一点相对压强可表示为：
式中：h为液体自由表面下任一点液体深度。
流体力学能量方程
流体力学能量方程
流体力学能量方程是流体力学基本方程之一，它根据流体运动的物理
原理对流体势能进行描述。
它可以用来分析流体动力学中流体运动的能量
特性，简化流体力学设计和分析的程序，并用于求解流体动力学问题。
流体力学能量方程的基本形式为：
∂(ρeu)/∂t + ∂(ρeuv)/∂x + ∂(ρeV2)/∂y + ∂(ρegh)/∂z = 0。
其中，ρ是流体的密度，e是单位体积的能量，u和v分别是流体在
x和y方向上的速度，g是重力加速度，h是流体的截面高度，t是时间。
该方程表明，随着时间的推移，流体总动能和总势能的变化之和为0，即流体总能量保持不变。
流体力学实验报告思考题详细指导
水力学实验报告实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验八局部阻力实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验原理在实验管路中沿管水流方向取n个过断面。
可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2,3,……,n)取a1=a2=…an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。
而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J恒为正，即J>0。
这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。
测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。
测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。
而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。
(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。
2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。
这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。
而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。
（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。
因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。
管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。
流体力学实验报告
《流体静力学实验》实验报告开课实验室： 学院 年级、专业、班姓名成绩课程 名称 流体力学与水泵实验实验项目 名 称流体静力学实验指导教师教师评语教师签名：年 月 日一、实验目的1.验证静力学的基本方程。
2.学会使用测压管与U 形测压计的量测技能。
3.理解绝对压强与相对压强及毛细管现象。
4.灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。
二、实验原理重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 静止流体中任意点的测压管水头相等，即（1.1）同样静止流体在任意点的静压强也可以写成如下形式：h p p a γ+=0 (1.2) 式中γ——液体的重度；h ——U 形管中液面上升的高度。
对装有水油U 型测管，应用等压面可得油的比重S 0有下列关系：(1.3)《不可压缩流体恒定流动的能量方程实验》实验报告开课实验室： 学院 年级、专业、班姓名成绩课程 名称 流体力学实验实验项目 名 称不可压缩流体恒定流动的能量方程实验指导教师教师评语教师签名：年 月 日一、实验目的1.掌握均匀流的压强分布规律以及非均匀流的压强分布特点。
2.验证不可压缩流体恒定流动中各种能量间的相互转换。
3.学会使用测压管与测速管测量压强水头、流速水头与总水头。
4.理解毕托管测速原理。
二、实验原理实际流体再流动过程中除遵循质量守恒原理外，必须遵循动能定理。
质量守恒原理再一维总流中的应用为总流的连续性方程，动能定理再一维总流中的应用为能量方程。
他们分别如下：连续性方程：伯努利能量方程：在使用能量方程时，必须注意两个过流断面间的水头损失，应包括所用的沿程水头损失和所用的局部水头损失。
实际流体中，总水头线始终沿程降低，实验中可以从测速管的液面相对于基准面的高度读出。
测速管水头线可以沿程升高，也可以是沿程降低，具体要视过流断面的平均流速大小而定。
对于某断面而言，测速管水头等于该断面的总水头减去其流速水头。
同样，断面平均流速也可以用总水头减去该断面的测压管水头得到。
伯努利方程实验报告
伯努利方程实验报告伯努利方程是流体力学中一个重要的方程式，它可以描述流体在不同位置的压强、速度和高度之间的关系。
在本次实验中，我们通过利用垂直水管的流动，验证伯努利方程的正确性。
实验原理：伯努利方程描述了在粘性流体中沿一条流线上流体的压力、速度和位能的关系。
为了推导伯努利方程，需要考虑以下假设：1. 流体是不可压缩的，并且无摩擦，在沿流线移动的过程中体积保持不变。
2. 流体受到代表总能量的压力、动能和势能的影响。
因此，根据这个假设，可以得到以下的伯努利方程：P + ρgh+ 1/2 ρv^2 = 常数其中，P是流体在某一点的压力，ρ是流体的密度，g是重力加速度，h是流体的高度，v是流体的速度。
实验器材：1. 垂直透明的水管2. 漏斗3. 彩色染色剂4. 长尺子实验步骤：1. 将水漏斗固定在水管的顶部，慢慢地向漏斗中加入染色剂，使其缓慢地进入水管中。
2. 记录在不同高度下，染色液体升高所需要的时间。
3. 测量不同位置在水管中的高度和水面的压力。
4. 利用伯努利方程计算不同位置处的流速。
5. 比较实验结果和理论值的差异，验证伯努利方程。
实验结果：通过实验可以看到，在不同高度下，染色液体升高的时间不同，说明流体的速度也不同。
在水管不同高度处，测量到的水压和高度也不相同。
根据伯努利方程，可以计算出不同点的流速，发现它们都符合伯努利方程的预测值。
结论：实验结果验证了伯努利方程的正确性。
伯努利方程可以描述流体在不同位置的压强、速度和高度之间的关系。
通过计算流体的速度，可以得到不同高度处的压力和高度。
这个方程在液压、飞行器和水力发电站等领域有着广泛的应用。
流体力学实验指导
△h为测压管的液面高差
四、实验方法与步骤
准备Ⅰ对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；记录有关实验常数：工作管内径 和实验管长 。
准备Ⅱ启动水泵。先打开出水阀门，再打开进水阀门，再慢慢减小出水阀门开度；等稳压筒中的水适当时，关闭稳压筒的排气口。
准备Ⅲ调通量测系统。
1．突然扩大
采用三点法计算，下式中 由 按流长比例换算得出。
实测
理论
2．突然缩小
采用四点法计算，下式中B点为突缩点， 由 换算得出， 由 换算得出。
实测
经验公式，计算中的速度应取小管径中的速度值。
当 时，可简化为
四、实验方法与步骤
1．测记实验有关常数。
2．打开电源开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。
记录表
次
序
流量
测压管读数
体积
时间
流量
阻力
形式
次
序
流
量
前断面
后断面
突
然
扩
大
突
然
缩
小
六、实验分析与讨论
1．结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。
2．结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？
3．现备有一段长度及联接方式与调节阀（图8.1）相同，内径与实验管道相同的直管段，如何用两点法测量阀门的局部阻力系数？
层流段：应在水压计 （夏季）[ （冬季）]量程范围内，测记3~5组数据。
紊流段：每次增量可按 递加，直至测出最大的 值。
3．结束实验。
五、实验成果及要求
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 1. 实验装置流程C gv g p z =++22ρg Pρ22v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。
流体力学雷诺实验怎么做？
能量方程实验表明，实际液体由于具有粘滞性，在流动过程中会产生水流阻力，克服阻力就要损耗一部分机械能，转化为热能，造成水头损失。
水头损失与液体的物理性质、边界条件和液体的流动型态有着密切的关系。
判别液体流动型态的方法通常利用雷诺数判别法。
1885年，英国科学家雷诺通过实验揭示了实际液体流动具有两种不同型态——层流和紊流。
并得出了判别流态的标准雷诺数。
下面给大家具体介绍一下雷诺实验要怎么做。
一、实验目的1、实际观测液体流动的两种流态，加深对层流和紊流的认识。
2、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数，学会其测定的方法。
二、实验原理自然界中实际液体运动存在两种流动型态——层流、紊流。
层流：水流质点（水流运动最小点）互不混杂的成层流动。
紊流：水流质点相互混杂的流动。
层流和紊流用雷诺数判别。
雷诺数可用下式计算：式中：Re——雷诺数。
V——流体在园管中的平均流速。
d——圆管直径。
v——流体的运动粘滞性系数（取决于分子间吸引力的大小，计算时可根据液体温度从表中查出）。
三、仪器结构雷诺仪的供水端有用来保持水位不变的恒水位水箱、在水箱的下部水平放置的长直玻璃圆管（雷诺实验管）。
实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过玻璃实验管恒定流出，实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。
阀门的下面装有回水水箱和计量水箱，计量水箱里装有电测流量装置（由浮子、光栅计量器和光点传感器等组成），可以在电测量仪上直接显示出实验时的流体流量（数字显示出流体出流体积W[立升]和相应的出流时间t[秒]）。
恒水位水箱的上部装有有色液盒，其中的有色液体可经细管引流到玻璃试验管的进口处。
有色液盒下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。
雷诺仪还设有储水水箱，由水泵向试验系统供水，而试验的回流液体可经集水槽回流到储水箱中。
四、实验步骤1.实验前的准备（1）关闭出水阀门。
（2）打开进水阀门后，按下水泵开关，启动水泵，向恒水位水箱放水。
流体力学的能量方程及应用
能量方程的应用
香蕉球
Liquid Mechanics
能量方程的应用
机翼升力
Liquid Mechanics
能量方程的应用
虹吸原理
Liquid Mechanics
谢谢各位老师！
2020年11月16日
dmU
2 2
1 2
d2
)
2g 2g
Liquid Mechanics
理想流体的能量方程
理想流体的能量方程
z1
p1
g
U12 2g
z2
p2
g
U
2 2
2g
Liquid Mechanics
能量方程各项的意义
几何意义
z
p ρg
z p ρg
U2 2g z p U2
ρg 2g
位置水头 压强水头 测管水头 速度水头
总水头
能量意义
单位重量流体的位置势能 单位重量流体的压强势能 单位重量流体的总势能 单位重量流体的动能 单位重量流体的总机械能
Liquid Mechanics
Liquid Mechanics
伯努利（1700～1782）
瑞士著名科学世家伯努利家族 的重要成员之一。
z2
p2 α2V22 gρ 2g
hw
α1V12 2g
hw
α2V22 2g
Liquid Mechanics
气体的能量方程
气体的能量方程
p1
1 2
V12
p2
1 2
V22
Liquid Mechanics
能量方程的应用
吹小球
Liquid Mechanics
能量方程的应用
撞船事件
流体力学实验报告(全)参考模板
工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。
另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。
实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
B，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
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流体力学能量方程实验
一、引言
流体力学能量方程是研究流体内部能量转换和传递的重要方程。
在实验中，通过测量不同位置的温度、压力等参数，可以验证能量方程的正确性和适用性。
本文将介绍流体力学能量方程实验的相关内容。
二、实验原理
1. 能量守恒定律
在物理学中，能量守恒定律是指系统内部能量总和不会发生改变，只会从一种形式转换为另一种形式。
在流体力学中，能量守恒定律可以表示为：
∂(ρE)/∂t + ∇·(ρE+P)u = ∇·q + ρf·u
其中，ρ是密度，E是单位质量的总能量（包括内能和动能），P是压力，u是速度矢量，q是热通量密度（即单位时间内通过单位面积的热流），f是外力矢量。
2. 流体力学实验装置
为了验证流体力学能量方程的正确性和适用性，在实验中需要使用相应的装置。
常见的流体力学实验装置包括：
(1) 热传导管：用于测量流体中不同位置的温度。
(2) 压力传感器：用于测量流体中不同位置的压力。
(3) 流量计：用于测量流体在管道中的流速。
(4) 热电偶：用于测量流体中不同位置的温度。
三、实验步骤
1. 准备工作
在进行实验之前，需要进行一些准备工作，包括：
(1) 确定实验装置和材料。
(2) 按照实验要求搭建好实验装置。
(3) 校准各种传感器和仪器。
2. 实验操作
在进行实验操作时，需要按照以下步骤进行：
(1) 开始记录时间，并打开流体进口阀门，使流体开始流动。
(2) 在不同位置测量温度、压力等参数，并记录下来。
可以使用热传导管、压力传感器、热电偶等仪器进行测量。
(3) 根据测得的数据计算出能量守恒方程中各项的值，并绘制出相应的图表。
(4) 分析数据，验证能量方程的正确性和适用性。
可以比较实验结果与理论计算结果之间的差异，或者通过对实验数据进行拟合来验证能量方程的适用性。
四、注意事项
在进行流体力学能量方程实验时，需要注意以下事项：
(1) 实验过程中需要保持实验装置和测量仪器的稳定性，避免外界因素对实验结果的影响。
(2) 测量数据需要准确可靠，测量仪器需要进行校准和检查。
(3) 实验过程中要注意安全，避免发生意外事故。
五、总结
流体力学能量方程是研究流体内部能量转换和传递的重要方程。
通过
实验可以验证能量方程的正确性和适用性。
在实验中，需要使用相应的装置进行测量，并按照一定的步骤操作。
在进行实验前，需要进行一些准备工作，并注意安全问题。
通过实验可以进一步加深对流体力学能量方程的理解和认识。