大學實驗流體靜力學

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： 石工10-12班 學號： 10021563 姓名： 宋勝 教師： 王連英 同組者： 鄧向飛 10021565 實驗一 流體靜力學實驗一、實驗?zāi)康?.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。圖1-1 流體靜力學實驗裝置圖1.測壓管； 2.帶標尺的測壓管；

2、 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型測壓管； 9.油柱；10.水柱； 11.減壓放水閥；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，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，亦成為，。(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： =const （1-1-1a）形式二： P=P。+ （1-1-1b） 式中 z-測點在基準面以上的位置高度； P測點的靜水壓強（用相對壓強表示，一下同）； P。-水箱中液面的表面壓強； -

3、液體的重度； h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1-1-2），取油水界面為等壓面時，有：P01=H (1-1-2)另當U形管中水面與油面平齊（見圖1-1-3），取油水界面為等壓面時，有： P02+H=H即 P02=-h2=H-H (1-1-3)圖1-2 圖1-3四、實驗要求1記錄有關(guān)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標尺的0刻度線處 ；= -2.3 ； = -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)

4、.3求出油的重度。 = 8291.914測出6#測壓管插入小水杯水中深度。 = 4.20 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(guān)。（2）加壓方法：關(guān)閉所有閥門（包括截止閥），然后用打氣球充氣。（3）減壓方法：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(yīng)查明原因并加以處理。2.記錄儀器編號及各常數(shù)。3.進行實驗操作，記錄并處理實驗數(shù)據(jù)（見表1-1-1和表1-1-2）。4.量測點靜壓強。（1）打開通氣閥4（此時P0=0），記錄水箱液面標高和測壓管2的液面標高（此時=）。（2）關(guān)閉通氣閥4及截止閥7

5、，用打氣球加壓使P00，測記及。（3）打開減壓放水閥11，使P00（要求其中一次Pb0，即,測記及。5.測出測壓管6插入小水杯中水的深度。6.測定油的相對密度d0.（1）開啟通氣閥4，測記。（2）關(guān)閉通氣閥4，用打氣球加壓（p00），微調(diào)放氣螺母使U形管中水面與油水界面齊平（見圖1-1-2），測記及（此過程反復(fù)進行3次）。（3）打開通氣閥4，待液面穩(wěn)定后，關(guān)閉所有閥門，然后開啟減壓放水閥11降壓（P00），使U形管中的水面與油面齊平（見圖1-1-3），測記及（此過程亦反復(fù)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。大氣后務(wù)必關(guān)閉加壓打氣球下端的閥門，

6、以防漏氣。2.在實驗過程中，裝置的氣密性要求保持良好七、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：同一靜止液體內(nèi)的測壓管水頭線是水平線。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,相應(yīng)容器的真空區(qū)域包括以下三部分：(1)過測壓管2液面作一水平面，該平面以上密封的水、氣所占的空間區(qū)域，為真空區(qū)域。因為相對測壓管2及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，為大氣壓強。(2)過箱頂水杯的液面作一水平面，測壓管4中，該平面以上的水體為真空區(qū)域。(3)在測壓管5中，自水面向下深度有一段水柱亦為真空區(qū)。這段水柱高度與測壓管2液面低于水箱液面的高度相等，也與測壓管4液面高于水杯液面高度相

7、等。3若再備一根直尺，試采用另外最簡便的方法測定。答：關(guān)閉空氣閥與截止閥，用打氣球加壓使測壓管液面高于水箱液面，此時U型管中油面高于水面，記錄U型管水面高度h0以及測壓管高度h1，并用直尺油面高于水面的高度h2。則有：d0=h2/(h1-h0) 。 4如測壓管太細，對測壓管液面的讀數(shù)將有何影響?答：測壓管太細會出現(xiàn)毛細現(xiàn)象，對讀數(shù)帶來誤差，影響實驗結(jié)果。5過C點作一水平面，相對管1、2、8及水箱中液體而言，這個水平面是不是等壓面?哪一部分液體是同一等壓面?答：相對管1、2及水箱中的液體而言，這個水平面是等壓面。相對管8和水箱中的液體而言，該水平面不是等壓面。 6.該儀器在加氣增壓后，水箱液面將

8、下降h，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+h）與視壓強H的相對誤差值。本儀器測壓管內(nèi)徑為0.8*10-2m,箱體內(nèi)徑為20*10-2m。 答： 7.測壓管和液面計有何區(qū)別？ 答：液面計是用來觀察設(shè)備內(nèi)部液面位置的裝置。測壓管用于測量液體相對壓強的、連通于被測液體的開口管。 8.絕對壓強與相對壓強、真空壓強的關(guān)系是什么？是將p=-4.9*104pa的相對壓強用真空度表示出來。 答：絕對壓強是以絕對真空為零點而計量的。相對壓強是以當?shù)卮髿鈮簽榱泓c計量的。真空壓強是指流體的絕對壓強小于大氣壓產(chǎn)生真空的程度。P真=Pa-P絕=-P表 八

9、、實驗總結(jié) 通過本實驗我掌握了用液式測壓計測量流體靜壓強的技能。進一步加深了對真空度的理解，通過實驗驗證了不可壓縮流體靜力學基本方程，加深了對位置水頭、壓力水頭和測壓管水頭的理解。通過實驗的操作，增強了我的動手能力，使我對該實驗裝置有了深一步的認識。同時提高了進一步解決靜力學實際問題的能力。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液面壓力水頭測壓管水頭P0 = 0112.9012.90010.8015.8018.8012.9012.90 112.8541.2528.4039.1544.1547.1541.2541.25212.8034.2521.4532.1535.15

10、40.1532.2534.25（其中一次）112.8011.20-1.609.1014.1017.1011.2011.20212.756.40-6.354.309.3012.306.406.40312.700.70-12.00-1.403.606.600.700.70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112.7528.8516.1016.220.846114212.7529.1016.35312.7528.9516.20且U型管中水面與油面齊平112.759.802.952.95212.759.753.00312.709.802.90

11、七、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：同一靜止液體內(nèi)的測壓管水頭線是根等壓面的投影形成的水平線。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，即PB/<0，相應(yīng)容器的真空區(qū)域包括以下三部分：(1)過測壓管2液面作一水平面，由等壓面原理知，相對測壓管2及水箱內(nèi)的水體而言，該水平面為等壓面，為大氣壓強，故該平面以上密封的水、氣所占的空間區(qū)域，為真空區(qū)域。(2)同理，過箱頂小水杯的液面作一水平面，測壓管4中，該平面以上的水體亦為真空區(qū)域。(3)在測壓管5中，自水面向下深度某一段水柱亦為真空區(qū)。這段高度與測壓管2液面低于箱液面的高度相等，亦與測壓管4液面高于小水杯液面高度相等。3若再備一根直尺，試采用另外最簡便的方法測定。答：關(guān)閉空氣閥 截止閥，用打氣球加壓使測壓管的液面高于水箱液面，U形管中的油面高于水面。讀出測壓管的高度h0，u形管水面的高度h1，用直尺讀出油面高于水面的的高度h3。d0=h3/(h0-h1) 4如測壓管太細，對測壓管液面的讀數(shù)將有何影響?答：測壓管太細會出現(xiàn)毛細現(xiàn)象，液面會高于或低于原本的高度，對讀數(shù)帶來誤差，影響實驗結(jié)果。5過C點作一水平面，相對管1、2、5及水箱中液體而言，這個水平面是不是等壓面?哪一部分液體是同一等壓面?答：不全是等壓面