3.6 沿总流的能量方程实验
一、 实验目的要求
1． 验证沿总流的定常流动能量方程；
2． 通过绘制测压管水头线和总压水头线，掌握有压管流中机械能守恒和转换规律； 3． 掌握流速、流量、压强等物理量的测量技术。
二、 实验装置
实验装置如下图所示
1, 自循环供水器; 2,实验台; 3,可控硅无级调速器; 4,溢流板; 5,稳水孔板; 6,恒压水箱; 7,测压计; 8,滑动测量尺; 9,测压管; 10,实验管道; 11,测压点; 12,毕托管; 13,实验流量调节阀
说明：
本实验中有两种形式的测压管：
1．毕托总压管（表中标*的测压管），用以测量毕托管探头对准点的总水头
p u 2p V 2'
++H =z +。须注意一般情况下H 与断面总水头H =z +不同(V ρg 2g ρg 2g
'
为截面平均速度) 。
2．静压测压管（表1中未标*者），用以测量测压管水头。 3．实验流量用阀13调节，用体积法测量体积流量。 三、 实验原理
在实验管路中沿管内水流方向取n 个截面。列进口截面（1）至另一截面（i ）的沿总流能量方程式( i=2,3,4,……n)：
p i a i V i 2p 1a 1V 12
z 1++=z i +++h 1−i
ρg 2g ρg 2g
取a 1=a 2=a 3=L L =a n =1。选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出z +
p
ρg
aV 2
值。测量管中流量，计算断面平均流速V 及，可得各截面的测压管水头和总水头。
2g
四、 实验方法与步骤
1． 熟悉实验设备，分清哪些测压管是静压测压管，哪些是毕托总压管，以及两者功能
的区别。
2． 打开开关使水箱充水，待水箱溢流后，关闭调节阀检查所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明故障原因（如连通管受阻、漏气、夹汽泡等）并加以排除，直至调平。
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和3测压管水头是否相等？为什么？4）测点12和13测压管水头是否不同？为什么？5）当流量增大或减小时测压管水头如何变化？
4． 通过调节阀13至一种状态，待流量稳定后，记录各测压压管的读数，同时测量体
积流量，计算平均流速。
5． 改变流量，重复上述测量。其中有一次阀门开大到使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 实验装置台号NO ：
均匀段D 1=cm , 缩管段D 2=cm , 扩管段D 3=
cm
水箱液面高H 0=cm , 上管道轴线高H 1=cm 下管道轴线高H 2= cm 表1（管径记录表） 测点编号 管径cm 两点间距cm
1*
2 3
*
7
8*9
10 11
12*13
14*15
16*18* 17 19
注：测点6、7所在截面内径为D 2，测点16、17为D 3，余均为D 1
标“*”者为毕托总压管测点（测点编号见图
1）
测点2、3为直管均匀段同一截面上的两个测点，10、11为弯管非均匀段同一截面上的测点
2．量测⎜z +
⎛⎝p ⎞
并记入表2 ρg ⎟⎠
表2(z +p 测
点 1
ρg ) 数值表 （基准面选在标尺零点上） 单位：cm
Q(cm3/s)
2 3
3．计算速度水头和总水头 表3（流速水头）`
管径D Q= （cm 3/s） （cm ） A(cm22/2g(cm)
Q= (cm3/s)
A(cm2)
V(cm/s)
V 2/2g(cm)
Q= (cm3/s)
A(cm2)
V(cm/s)
V 2/2g(cm)
Q （cm 3/s）
表4（总水头） 测点编号 次
序
1 2 3
4．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E 和测压管水头线P-P 提示：1： P-P线依表2数据绘制，其中测点10、11、13数据不同 2： E-E线依表4数据绘制，其中测点10、11数据不同 3． 在等直径管段E-E 与P-P 线平行 六、 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？ 2． 流量增加时测压管水头线如何变化？为什么？
3． 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？
4． 试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变总水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响。
5． 毕托总压管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原
因。
3.6 沿总流的能量方程实验
一、 实验目的要求
1． 验证沿总流的定常流动能量方程；
2． 通过绘制测压管水头线和总压水头线，掌握有压管流中机械能守恒和转换规律； 3． 掌握流速、流量、压强等物理量的测量技术。
二、 实验装置
实验装置如下图所示
1, 自循环供水器; 2,实验台; 3,可控硅无级调速器; 4,溢流板; 5,稳水孔板; 6,恒压水箱; 7,测压计; 8,滑动测量尺; 9,测压管; 10,实验管道; 11,测压点; 12,毕托管; 13,实验流量调节阀
说明：
本实验中有两种形式的测压管：
1．毕托总压管（表中标*的测压管），用以测量毕托管探头对准点的总水头
p u 2p V 2'
++H =z +。须注意一般情况下H 与断面总水头H =z +不同(V ρg 2g ρg 2g
'
为截面平均速度) 。
2．静压测压管（表1中未标*者），用以测量测压管水头。 3．实验流量用阀13调节，用体积法测量体积流量。 三、 实验原理
在实验管路中沿管内水流方向取n 个截面。列进口截面（1）至另一截面（i ）的沿总流能量方程式( i=2,3,4,……n)：
p i a i V i 2p 1a 1V 12
z 1++=z i +++h 1−i
ρg 2g ρg 2g
取a 1=a 2=a 3=L L =a n =1。选好基准面，从已设置的各截面的测压管中读出z +
p
ρg
aV 2
值。测量管中流量，计算断面平均流速V 及，可得各截面的测压管水头和总水头。
2g
四、 实验方法与步骤
1． 熟悉实验设备，分清哪些测压管是静压测压管，哪些是毕托总压管，以及两者功能
的区别。
2． 打开开关使水箱充水，待水箱溢流后，关闭调节阀检查所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明故障原因（如连通管受阻、漏气、夹汽泡等）并加以排除，直至调平。
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和3测压管水头是否相等？为什么？4）测点12和13测压管水头是否不同？为什么？5）当流量增大或减小时测压管水头如何变化？
4． 通过调节阀13至一种状态，待流量稳定后，记录各测压压管的读数，同时测量体
积流量，计算平均流速。
5． 改变流量，重复上述测量。其中有一次阀门开大到使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 实验装置台号NO ：
均匀段D 1=cm , 缩管段D 2=cm , 扩管段D 3=
cm
水箱液面高H 0=cm , 上管道轴线高H 1=cm 下管道轴线高H 2= cm 表1（管径记录表） 测点编号 管径cm 两点间距cm
1*
2 3
*
7
8*9
10 11
12*13
14*15
16*18* 17 19
注：测点6、7所在截面内径为D 2，测点16、17为D 3，余均为D 1
标“*”者为毕托总压管测点（测点编号见图
1）
测点2、3为直管均匀段同一截面上的两个测点，10、11为弯管非均匀段同一截面上的测点
2．量测⎜z +
⎛⎝p ⎞
并记入表2 ρg ⎟⎠
表2(z +p 测
点 1
ρg ) 数值表 （基准面选在标尺零点上） 单位：cm
Q(cm3/s)
2 3
3．计算速度水头和总水头 表3（流速水头）`
管径D Q= （cm 3/s） （cm ） A(cm22/2g(cm)
Q= (cm3/s)
A(cm2)
V(cm/s)
V 2/2g(cm)
Q= (cm3/s)
A(cm2)
V(cm/s)
V 2/2g(cm)
Q （cm 3/s）
表4（总水头） 测点编号 次
序
1 2 3
4．绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E 和测压管水头线P-P 提示：1： P-P线依表2数据绘制，其中测点10、11、13数据不同 2： E-E线依表4数据绘制，其中测点10、11数据不同 3． 在等直径管段E-E 与P-P 线平行 六、 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？ 2． 流量增加时测压管水头线如何变化？为什么？
3． 测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？
4． 试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变总水头（如抬高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响。
5． 毕托总压管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原
因。