分类号                                              密级

中国地质大学（北京）

工 程 流 体 力 学 实 验 报 告

题   目      能量方程实验  

学生姓名             侯冠丞              

学   院        工程技术学院          

专     业    机械设计制造及其自动化     

学     号          1002133209          

指导教师             王志乔              

二O一五年四月

 
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：实验仪器

三：实验原理

实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。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）    

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

四、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。

五、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

六：误差分析

1.本实验毕托管的探头通常布设在管轴附近，其点流速水头大于断面平均流速水头

2.管处真空的形成

3.毛细现象的影响

七：实验结果及分析

在不考虑水头损论失的情况下，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:

分析： 

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JP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。     

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；（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。

3、  测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？ 

    测压管水头线和总水头线的变化趋势的不同之处：测压管水头线会随管径变化有较大的波动。当管径减小时，测压管水头线下降；当管径变大时，测压管水头线上升。而总水头沿流线方向有减小的趋势，变化较为平缓。 

原因是测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能。测压管水头线沿水流方向可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）。因为管径增大时流速减小，动能减小而压能增大，如果压能的增大大于水头损失时，水流的势能就增大，测压管水头就上升。总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，所以总水头线沿程只能的下降，不能上升

分类号                                              密级

中国地质大学（北京）

工 程 流 体 力 学 实 验 报 告

题   目    文 丘 里 流 量 计 实 验  

学生姓名             侯冠丞              

学   院        工程技术学院          

专     业    机械设计制造及其自动化     

学     号          1002133209          

指导教师             王志乔              

二O一五年四月

一、实验目的

１、通过测定流量系数，掌握文丘里流量计测量管道流量的技术；

２、掌握应用气—水多管压差计量测压差技术；

３、验证能量方程的正确性。

二：实验装置

三：实验原理

根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式        

  

式中：Δh为两断面测压管水头差。 

由于阻力的存在，实际通过的流量Q恒小于Q’。今引入一无量纲系数λ=Q/Q’（μ称为流量系数λ）对计算所得的流量值进行修正。

四、实验方法与步骤

１、测记各有关常数。

２、打开电源开关，全关阀１２，检核各测管液面读数ｈ１－ｈ２＋ｈ３－ｈ４是否为０，不为０时

需查出原因并予以排除。

３、全开调节阀１２检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内？否则，按下列步序调节：拧开气阀

８／将清水注入测管２、３／待ｈ２＝ｈ３≈２４ｃｍ，打开电源开关充水／待连通管无气泡，渐关

阀１２，并调开关３／至ｈ１＝ｈ２≈２８。５，即速拧紧气阀８。

４、全开调节阀门，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４，并用秒表、

量筒测定流量。

５、逐次关小调节阀，改变流量７～９次，重复步骤４，注意调节阀门应缓慢。

６、把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。

７、如测管内液面波动时，应取时均值。

８、实验结束，需按步骤２校核压差计是否回零。

三、实验数据

管径1：2.6cm                          管径2：1.6cm

                                                                                                   

五：实验误差分析

1、有时水流不是很稳定导致误差； 

2、读数时尺子没有很好地对齐实验管子导致读书误差；

3、管道中气泡未能排尽导致实验误差；

4、体积法测流量时可能有部分水溅出而导致误差。

5实际流体在流动过程中受到阻力作用、有能量损失（或水头损失），而计算流量是假设流体没有阻力时计算得到的，所以计算流量恒大于实际流量

六.实验结论

                                                                              

七：实验注意事项

（1）改变流量时，需待开关改变后，水流稳定（至少3～5分钟），方可记录。 

（2）当管内流量较大时，测压管内水面会有波动现象。应读取波动水面的最高与最低读数的平均值作为该次读数

八、思考题

（1）收缩断面前与收缩断面后相比，哪一个压强大？为什么？ 

     答：收缩断面前压强较大，收缩断面后管道扩大形成漩涡，产生负压。  

（2）实测的μ值大于1还是小于1？ 

        答：实测μ< 1，实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力所以μ< 1。  

（3）每次测出的流量系数μ值是否是常数？若不是则与哪些因素有关？  

     答：由测量计算数据可知μ不是常数，与流量Q的变化有关。

 

第二篇：流体静力学+装控1302+28+高鸣飞

实验一、流体静力学实验

一、实验目的： 填空

1．掌握用液式测压计测量  流体静压强  的技能；

2．验证不可压缩流体  静力学基本方程，加深对位置水头、压力水头和测压管水头的理解；

3. 观察真空度（负压）的产生过程，进一步加深对  真空度  的理解；

4．测定   油的相对密度；

5．通过对诸多  流体静力学现象  的实验分析，进一步提高解决  静力学实际问题  的能力。

二、实验装置 

1、在图1-1-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 

本实验的装置如图所示。

1.        测压管           ；2.   带标尺的测压管     ；3.            连通管       ；

4.         通气阀      ；5.     加压打气球      ；6.        真空测压管           ；

7.          截止阀        ；8.       U形测压管         ；9.           油柱        ； 

10.        水柱          ；11.   减压放水阀              

图1-1-1  流体静力学实验装置图

2、说明  

1．所有测管液面标高均以  标尺（测压管2）  零读数为基准；

2．仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程   的基准，则、、亦为、、；

3．本仪器中所有阀门旋柄均以顺   管轴线为开。

三、实验原理   在横线上正确写出以下公式

1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程

形式之一：

                                          （1-1-1a）

形式之二：

                            （1-1b）

式中  ——被测点在基准面以上的位置高度；

——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；

——水箱中液面的表面压强；

——液体重度；

——被测点的液体深度。

2. 油密度测量原理

当U型管中水面与油水界面齐平（图1-1-2），取其顶面为等压面，有

                           （1-1-2）

另当U型管中水面和油面齐平（图1-1-3），取其油水界面为等压面，则有

即

                       （1-1-3）

图1-1-2                                  图1-1-3

由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：

代入式（1-1-2）得油的相对密度

                                （1-1-4）

根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得。

四、实验要求  填空

1．记录有关常数                                    实验装置编号No.  11       

各测点的标尺读数为：

=    2.1    ；   =   -2.9      ；   =  -5.9      ；

基准面选在   测压管2零点所在水平面        ；   =  -2.9      ；   =   -5.9     ；

2．分别求出各次测量时，A、B、C、D点的压强，并选择一基准验证同一静止液体内的任意二点C、D的()是否为常数？

答：以的第一组数据为例计算。

进而可求得其他各次测量时，A,B,C,D点的压强。

选测压管2零刻度所在水平面为基准，则：

由上式计算结果可以看出同一静止液体内的任意二点C、D的()为常数。

3．求出油的重度。                      =     8.477×10³          

答：由表1-1数据：

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。   =      4.30       

答：由测量数据

5．完成表1-1-1及表1-1-2。

五、实验步骤 

填空

1．搞清仪器组成及其用法。包括：

1）各阀门的开关；

2）加压方法

关闭所有阀门（包括截止阀），然后用    打气球     充气；

3）减压方法

开启箱底     减压放水阀11        放水；

4）检查仪器是否密封

加压后检查          测压管1，2,8的           液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。

2．记录仪器编号、各常数。

3．实验操作，记录并处理实验数据，见表1-1-1和表1-1-2。

4．量测点静压强。

1)打开通气阀4(此时)，记录    水箱液面标高        和     测压管2的液面标高         (此时)；

2)关闭     通气阀4       及截止阀7，加压使之形成?，测记及；

3)打开       减压放水阀11       ，使之形成(要求其中一次?，即)，测记及。

5．测出测压管6插入小水杯中的深度。

6．测定油的相对密度。

1)开启通气阀4，测记；

2)关闭    通气阀4          ，打气加压(??)，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平(图1-1-2)，测记及(此过程反复进行3次)。

3)打开通气阀4，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启   减压放水阀11           降压(??)，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记(此过程亦反复进行3次)。

六、注意事项（填空）

1．用打气球加压、减压需缓慢，以防        液体溢出             及   油珠吸附在管壁上               ；打气后务必关闭打气球下端阀门，以防漏气。  

2．在实验过程中，装置的  气密性        要求保持良好。

表1-1-1  流体静压强测量记录及计算表 

表1-1-2  油相对密度测量记录及计算表  

七、问题分析 

1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?

答：测压管水头为，同一基准面各点的测压管水头高度相同，所以测压管水头线为一水平线

2．当时，静压仪中的真空区域有哪些？

答：当时，由的第一组数据,测压管2的液面的压强即为外界大气压压强，沿其做一水平面，则水箱中该水平面以上区域即为真空区域。

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。

答：（1）打开通气阀，待液面稳定（2）过油水界面做一水平等压面，用尺子测量U形测压管左侧该水平面以上液柱的高度，及右侧油的高度，（3）由等压面上压力相等得：，即。

4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?

答：如果测压管太细，则由于毛细现象明显，玻璃具有亲水性，而导致测压管液面的读数偏大。

5．过C点作一水平面，相对管1、2、8及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面?

答：等压面的定义为：在同一种连续的静止流体中，静压力相等的各点所组成的面。而管8中的液体不与其他的管和水箱中的液体相连，即不连续，而且管8中的液体也不是同一种液体，所以这个水平面不是等压面。管1、2和水箱中的液体对这一平面是等压面。

八、心得体会

   这次试验十分有趣，在愉快的操作中，我不知不觉学会了团结合作，增进了与同学之间的友谊。