《流体静力学》实验报告

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工程流体力学实验报告

学生姓名： 学号：

年级专业层次：16春网络春高起专 学习中心：山东济南明仁学习中心

提交时间：2016年5月30日

实验名称 实验形式 提交形式 一、实验目的 掌握用液式测压计测量流体静压强的技能； 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； 观察真空度（负压）的产生过程，进一步加深对真空度的理解； 测定油的相对密度； 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、实验原理 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 流体静力学实验 在线模拟+现场实践 提交电子版实验报告 形式之一： 形式之二： （1-1a） P=P0+γh （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； P0——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1-2），取其顶面为等压面，有 P01=γwh1=γ0HP01 （1-2） P02+γwH=γ0H P02=-γwh2=γ0H-γwH （1-3） 另当U型管中水面和油面齐平（图1-3），取其油水界面为等压面，则有 即 由（1-2）、（1-3）两式联解可得： 代入式（1-2）得油的相对密度 （1-4） 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得。 流型判别方法(奥齐思泽斯基方法)： 三、实验装置 本实验的装置如图1-1所示。 图1-1 流体静力学实验装置图 1.测压管； 2.带标尺的测压管； 3.连通管； 4.真空测压管； 5.U型测压管； 6.通气阀； 7.加压打气球； 8.截止阀； 9.油柱； 10.水柱； 11.减压放水阀 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．仪器铭牌所注则、、、亦为、、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，、； 3．本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 四、实验步骤 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、5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和表1-2。 4．量测点静压强。 （1）打开通气阀6（此时），记录水箱液面标高和测管2液面标高，测记及； (此时)； （2）关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成 （3）打开放水阀11，使之形成（要求其中一次，即），测记及。 5．测出测压管4插入小水杯中的深度。 6．测定油的相对密度。 ； )，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平(图1-2)， （1）开启通气阀6，测记 （2）关闭通气阀6，打气加压(测记及(此过程反复进行3次)。 )，使U形管 （3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压(中的水面与油面齐平(图1-3)，测记(此过程亦反复进行3次)。 五、实验报告处理 1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答：同一静止液体内的测压管水头线是根等压面的投影形成的水平线。 2．当 时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。 答：当 时，即PB/γ<0，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，为大气压强，故该平面以上密封的水、气所占的空间区域，为真空区域。(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定 。 答：关闭空气阀 截止阀，用打气球加压使测压管的液面高于水箱液面，U形管中的油面高于水面。读出测压管的高度h0，u形管水面的高度h1，用直尺读出油面高于水面的的高度h3。d0=h3/(h0-h1) 4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响? 答：测压管太细会出现毛细现象，液面会高于或低于原本的高度，对读数带来误差，影响实验结果。 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? 答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 实验总结 1.通过本实验我掌握了液式测压计的使用。 2.通过实验的操作，增强了我们的动手能力，是我对该实验装置有了深一步的认识 3.实验数据的计算加深了我对静力学平衡方程的理解。 4.通过本次实验对流体静力学现象的实验分析，提高了进一步解决静力学实际问题的能力。