中國石油大學流體力學實驗-流體靜力學

1、中國石油大學（華東）工程流體力學實驗報告實驗日期： 成績： 班級： 學號： 姓名： 歐翔 教師： 同組者： 實驗一 流體靜力學實驗一、實驗目的1掌握用液式測壓計測量流體靜壓強的技能；2驗證不可壓縮流體靜力學基本方程，加深對位置水頭、壓力水頭和測壓管水頭的理解；3觀察真空度（負壓）的產(chǎn)生過程，進一步加深對真空度的理解；4測定油的相對密度；5通過對諸多流體靜力學現(xiàn)象的實驗分析，進一步提高解決靜力學實際問題的能力。二、實驗裝置本實驗的裝置如圖1-1所示。1.測壓管；2.帶標尺的測壓管；3.連通管；4.通氣閥；5.加壓打氣球；6.真空測壓管；7.截止閥；8.U形測壓管；9.油柱；10.水柱；11.減壓

2、放水閥 圖1-1 流體靜力學實驗裝置圖說明：（1）所有測壓管液面標高均以標尺（測壓管2）零讀數(shù)為基準；（2）儀器銘牌所注B,C,D系測點B,C,D的標高。若同時取標尺零點作為靜力學基本方程的基準，則B,C,D 亦為zB,zc,zD；（3）本儀器中所有閥門旋柄均以順管軸線為開。三、實驗原理1在重力作用下不可壓縮流體靜力學基本方程。形式一： (1-1a)形式二： （1-1b）式中 測點在基準面以上的位置高度； 測點的靜水壓強（用相對壓強表示，以下同）；水箱中液面的表面壓強； 液體的重度； 測點的液體深度。2油密度測量原理。當U形管中水面與油水界面齊平（見圖1-2），取油水界面為等壓面時，有 (1-

3、2)另當U形管水面與油面齊平（見圖1-3）,取油水界面為等壓面時，有：即 （1-3）由式(1-1-2) 、式（1-1-3）兩式聯(lián)立可解得：代入式（1-1-2）可得油的相對密度為： （1-4）根據(jù)式（1-4），可以用儀器（不用另外尺）直接測得。圖1-2 圖1-3四、實驗要求1記錄有關常數(shù) 實驗裝置編號No. 14 各測點的標尺讀數(shù)為：= 2.1 ；= -2.9 ；= -5.9 ；基準面選在 測壓管2零點所在水平面 ；= -2.9 ；= -5.9 ；2分別求出各次測量時，A、B、C、D點的壓強，并選擇一基準驗證同一靜止液體內(nèi)的任意二點C、D的()是否為常數(shù)？答：（1）時 由，得同理：（2）的第一組

4、數(shù)據(jù)：由，得同理：的第二組數(shù)據(jù)：由，得同理：（3）的第一組數(shù)據(jù)：由，得同理：的第二組數(shù)據(jù)：由，得同理：的第三組數(shù)據(jù)：由，得同理：由上式計算結(jié)果可以看出同一靜止液體內(nèi)的任意二點C、D的()為常數(shù)。3求出油的重度。 = 8.33103 答：由表1-1數(shù)據(jù)：4測出6#測壓管插入小水杯水中深度。 = 5.20 答：由測量數(shù)據(jù)。則五、實驗步驟1了解儀器的組成及其用法，包括：1）各閥門的開關。2）加壓方法：關閉所有閥門（包括截止閥），然后用打氣球充氣。3）減壓方式：開啟筒底減壓放水閥11放水。4）檢查儀器是否密封：加壓后檢查測壓管1，2,8的液面高程是否恒定。若下降，則表明漏氣，應查明原因并加以處理。2記

5、錄儀器編號及常數(shù)。3進行實驗操作，記錄并處理實驗數(shù)據(jù)（見表1-1及表1-2）。4量測點靜壓強。1）打開通氣閥4（此時=0），記錄水箱液面標高和測壓管2的液面標高（此時）。2）關閉通氣閥4及截止閥7，用打氣球加壓使，測記及。3）打開減壓放水閥11，使0（要求其中一次,即）,測記及。5測出測壓管6插入小水杯的深度。6測定油的相對密度。1）開啟通氣閥4，測記。2）關閉通氣閥4，用打氣球加壓（），微調(diào)放氣螺母使U形管中水面與油水界面齊平（見圖1-2），測記及。（此過程反復進行3次）。3）打開通氣閥4，待液面穩(wěn)定后，關閉所有閥門，然后開啟減壓放水閥11降壓（0） ，使U形管中的水面與油面齊平（見圖1-3

6、），測記及（此過程亦反復進行3次）。六、注意事項1用打氣球加壓、減壓需緩慢，以防液體溢出及油珠吸附在管壁上。打氣后務必關閉加壓打氣球下端的閥門，以防漏氣。2在實驗過程中，裝置的氣密性要求保持良好。七、實驗數(shù)據(jù)記錄表1-1 流體靜壓強測量記錄及計算表實驗條件次序水箱液面測壓管2液面壓強水頭測壓管水頭113.1013.10011.0016.0019.0013.1013.10113.1018.004.9015.9020.9023.9018.0018.00213.1021.808.7019.7024.7027.7021.8021.80（其中一次）113.0011.30-1.709.2014.2017.

7、2011.3011.30212.957.40-5.555.3010.3013.307.407.40312.90 1.80-11.10-0.304.707.701.801.80表1-2 油相對密度測量記錄及計算表條件次序水箱液面測壓管2液面且U型管中水面與油水交界面齊平112.9031.8018.9018.830.850212.9031.6018.70312.9031.8018.90且U型管中水面與油面齊平112.909.653.253.32212.909.603.30312.909.503.40八、問題分析1同一靜止液體內(nèi)的測壓管水頭線是根什么線?答：測壓管水頭為，同一基準面各點的測壓管水頭高

8、度相同，所以測壓管水頭線為一水平線。2當時，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。答：當時，由的第一組數(shù)據(jù)，測壓管2的液面的壓強即為外界大氣壓壓強，沿其做一水平面，則水箱中該水平面以上區(qū)域即為真空區(qū)域。3若再備一根直尺，試采用另外最簡便的方法測定。答：（1）打開通氣閥，待液面穩(wěn)定（2）過油水界面做一水平等壓面，用尺子測量U形測壓管左側(cè)該水平面以上液柱的高度，及右側(cè)油的高度，（3）由等壓面上壓力相等得：，即。4如測壓管太細，對測壓管液面的讀數(shù)將有何影響?答：如果測壓管太細，則由于毛細現(xiàn)象明顯，玻璃具有親水性，而導致測壓管液面的讀數(shù)偏大。5過C點作一水平面，相對管1、2、8及水箱中液體而言，這個水平

9、面是不是等壓面?哪一部分液體是同一等壓面?答：等壓面的定義為：在同一種連續(xù)的靜止流體中，靜壓力相等的各點所組成的面。而管8中的液體不與其他的管和水箱中的液體相連，即不連續(xù)，而且管8中的液體也不是同一種液體，所以這個水平面不是等壓面。管1、2和水箱中的液體對這一平面是等壓面。6.該儀器在加氣增壓后，水箱液面將下降而測壓管液面將升高H,實驗時，若以P0=0時的水箱液面作為測量基準，試分析加氣增壓后，實際壓強（H+）與視在壓強H的相對誤差值。本儀器測壓管內(nèi)徑為0.810-2m,箱體內(nèi)徑為2010-2m。答：加壓后，水箱液面比基準面下降了而同時測壓管1、2的液面比基準面上升了H。由水量平衡原理有： 則有： 本實驗儀器 d=0.8cm D=20cm 故 于是相對誤差值為 ,故可忽略不計。 對單根測壓管的容器若有D/d10或?qū)筛鶞y壓管的容器D/d7時，可使0.01。7.測壓管和液面計有何區(qū)別？答：測