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流体静力学实验报告 中国石油大学

中国石油大学(华东)工程流体力学实验报告
实验日期:成绩:
班级:学号:姓名:教师:
同组者:
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. 加压打起球;
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B ∇、C ∇、D ∇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B ∇、C ∇、D ∇亦为B z 、C z 、D z ;
3.本仪器中所有阀门旋柄 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:
z+p/γ=const (1-1-1a )
形式之二:
h p p γ+=0 (1-1b )
式中 z ——被测点在基准面以上的位置高度;
p ——被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; 0p ——水箱中液面的表面压强;
γ——液体重度;
h ——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
01w 1o p h H γγ== (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
02w o p H H γγ+=

02w 2o w p h H H γγγ=-=- (1-1-3)
h 1
w
h 2
图1-1-2 图1-1-3
由(1-1-2)、(1-1-3)两式联解可得:
21h h H +=
代入式(1-1-2)得油的相对密度o d
1o o 12
w
h d h h γγ=
=
+ (1-1-4)
根据式(1-1-4),可以用仪器(不用额外尺子)直接测得o d 。

四、实验要求 填空
1.记录有关常数 实验装置编号No. 13
各测点的标尺读数为:
B ∇= cm ;
C ∇= cm ;
D ∇= cm ;
基准面选在 带标尺的测压管0刻度处 ; C z = cm ; D z = cm ; 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(p
z γ
+
)是否为常数?
答:由表1-1-1 流体静压强测量记录及计算表 ,选取标尺零点作为静力学基本方程的基准时,可以看出同一静止液体内的任意二点C 、D 的(p
z γ
+)值为常数。

3.求出油的重度。

o γ= 3N/m
4.测出6#测压管插入小水杯水中深度。

6h ∆= cm 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 开启筒 底阀 11放水; 4)检查仪器是否密封
加压后检查 测管 l 、2、8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00=p ),记录 水箱液面 标高0∇和测管2液面标高
H ∇(此时0H ∇=∇);
2)关闭 通气阀 4及截止阀8,加压使之形成00p >?,测记0∇及H ∇; 3)打开 减压放水阀 11,使之形成00<p (要求其中一次
B
0p γ
<?,即
H B ∇<∇),测记0∇及H ∇。

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o d 。

1)开启通气阀4,测记0∇;
2)关闭 通气阀 4,打气加压(00>p ??),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0∇及H ∇(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 放水阀 11降压(00<p ??),使U 形管中的水面与油面齐平(图1-1-3),测记00<p (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=位置水头+压力水头,即测压管水头包括位置水头和压力水头,同 一静止流体内测压管水头线为一水平线。

2.当B 0p <时,静压仪中的真空区域有哪些?
答:由所测数据可得:当B 0p <时,水箱内的真空区域为从带标尺的测压管内的水面到水箱顶,即从▽H= m 到水箱顶的水箱区域。

3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定o d 。

答:让水箱与外界连通,即0p =0,记录水面到油水界面的距离水l ,油面到油水界面的 距离油l ,则o d =

水l l 。

4.如测压管太细,对测量结果将有何影响?
答:如测压管太细,测压管内液面的变化很难看清,使读数误差变大; 并且会有毛细管现象,使得管内液面上升而导致实验失败。

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:不是。

1、2及水箱中的液体是同一等压面。

八、心得体会
通过本次试验,我学习并验证了不可压缩流体静力学基本方程,加深了对位置水头、压力水头和测压管头的理解,并进一步加深对真空度的理解。

掌握了用液式测压计测量流体静压强的技能。

进一步提高了解决静力学实际问题的能力。

当然在实验中由于未预习,所以操作不熟练。

今后一定要提前预习实验操作流程。

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