流体静力学实验报告终结版

实验日期： 成绩：

班级： 石工09-8 学号： 09021374 姓名： 李陆伟 教师： 王连英 同组者： 李凯 蒋光磊

实验一、流体静力学实验

一、实验目的

1.掌握用液式测压及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）的生产过程，进一步加深对真空度的理解。 4.测量油的相对密度。

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

本实验的装置如图1-1所示。

1. 测压管 ；2. 代表吃的测压管 ；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型测压管 ；9. 油柱 ； 10. 水柱 ；11. 减压放水阀

图1-1 流体静力学实验装置图

三、实验原理

1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一：

z+p/r=const (1-1-1a) 形式二：

P=po+rh (1-1-1b) 式中 z－测点在基准面上的位置高度；

P－测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）； Po－水箱中液面的表面压强； r－液体的重度；

h－测点的液体深度； 2.有密度测量原理。

当U型管中水面与油水界面齐平（见图 1-1-2），取油水界面为等压面时，有： Po1=rwh1=roH

另当U型管中水面与油面齐平（见图 1-1-3），取油水界面为等压面时，有： Po2+rwH=roH (1-1-2) 即

Po2=-rwh2=roH-rwH (1-1-3)

由式（1-1-2），式（1-1-3）两式联立可解得： H=h1+h2

代入式（1-1-2）可得油的相对密度do为：

do=ro/rw=h1/(h1+h2) (1-1-4) 根据式（1-1-4），可以用仪器直接测得do。

图1-2 图1-3

四、实验要求

1．记录有关常数 实验装置编号No.

各测点的标尺读数为：

B= 10-2m； C= 10-2m； D= 10-2m；

基准面选在 测压管2标尺零点所在界面 ； zC= 10-2m；

zD= 10-2m；

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(zp)是否为常数

依据表1-1所得数据，为常数

3．求出油的重度。 o= *1000 N/m3 4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 h6= 10-2m

h6=H—0=完成表1-1及表1-2。

五、实验步骤

1.了了解一起的组成及其用法，包括： （1）各阀门的开关。

（2）加压的方法：关闭所有阀门，然后用打气球充气。 （3）减压方法：开启筒底减压放水阀们11放水

（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降，则查明原因并加以处理。 2.记录仪器编号及各常数。

3.进行实验操作，记录并处理数据。 4.量测点静压强。

（1）打开通气阀4（此时po=0），记录水箱液面高标▽0和测压管的液面标高▽H（此时▽o=▽H）

（2）打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po>0,测记▽o及▽H。

（3）打开减压放水阀11，使po<0(要求其中一次pB<0,即▽H<▽B),测记▽0及▽H。 5.测出测压管6插入水杯中水的深度。 6.测定油的相对密度do。 （1）开启通气阀4，测记▽0.

（2）关闭通气阀4，用打气球加压（po>0）,|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐平，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，然后开启减压放水阀11降压（po<0），使U型管中水面与油面相齐平，测记▽0及▽H（此过程反复进行3次）。

六、注意事项

1.用打气球加压，减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。打气后务必关闭加压气球下端的阀门，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 流体静压强测量记录及计算表 压力水头 水箱液面 实验条件 次序 测压管2液面 测压管水头 pA0/(10m) 2H/(10m) 2H0 2pBHB 2pCHC 2pDHD 2zCpC zDpD /(10m) /(10m) /(10m) /(10m) /(10m) 2/(10m) 2p00 p00 p00 （其中一次1 1 2 1 2 3 0 pB0）

表1-2 油相对密度测量记录及计算表 水箱液面 条件 次序 且U1 2 3 1 2 3 测压管2液面 h1H0 /(10m) 2h1 /(10m) 2h20H /(10m) 2h2 /(10m) 20/(10m) 2H/(10m) 2doowh1h1h2 p00型管中水面与油水交界面齐平 p00且U 型管中水面与油面齐平 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

测压管水头指z+p/γ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度.测压管水头线是指测压管液面的连线.从实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线.

2．当pB0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。

以p0<0时,第二次B点测量数据(表1-1)为例,此时 pB/γ=<0,相应容器的真空区域包括以下三部分:

(1)过测压管液面(Δh=做一水平面,由等压原理知,相对测压管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,真空测压管中,该平面以上的区域也是真空区域.

(3)在U形测压管5中,自水面向下深度为的一段水柱也是真空区.这段高度与测压管液面低于水箱液面的高度相等,亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等,均为 cm.

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定do。

最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下,U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho,由式γwhw=γoho,从而求得 do.

4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响

一般说来,当玻璃测压管内径大于10mm时,毛细管影响可以忽略不计,另外,当水质不好时,σ减小,毛细高度较纯净水也减小,当采用有机玻璃管作为测压管时,浸润角θ较大,其h较普通玻璃小.如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响.因为测量高低压强时均有毛细现象,在计算压差时,相互抵消了

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5．过C点作一水平面，相对管1、2、5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

不全是等压面,它仅相对于1,2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面.因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面(1)重力液体(2)静止(3)连通(4)连通介质为同一均匀液体(5)同一水平面.而管5与水箱之间不符合条件(4),因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面. 八、心得体会

通过这次试验，让我更深刻的体会到了流体静力学的奥妙，也验证了流体在重力作用下的平衡作用，很好的将基本理论与实验联系起来，也对相关公式有了更深的理解，更再次体会到了团队合作的重要性，在此，也谢谢指导老师！