01 流體靜力學(xué)實驗

1、1 流體靜力學(xué)綜合型實驗1 實驗?zāi)康暮鸵? 掌握用測壓管測量流體靜壓強的技能；2 驗證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程；3 測定油的密度；4 通過對諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實驗觀察分析，加深流體靜力學(xué)基本概念理解，提高解決靜力學(xué)實際問題的能力。1.2 實驗裝置1實驗裝置簡圖實驗裝置及各部分名稱如圖 1.1所示。1 2 3 4 5 6 7 81. 測壓管 2. 帶標(biāo)尺測壓管 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型測壓管9.油柱10.水柱11.減壓放水閥說明：下述中的儀器部件編號均指實驗裝置圖中的編號，如測管2 即為圖 1.1 中“2. 帶標(biāo)尺測壓管”。后述各實驗中

2、述及的儀器部件編號也均指相應(yīng)實驗裝置圖 中的編號。2. 裝置說明流體測點靜壓強的測量方法之一測壓管流體的流動要素有壓強、水位、流速、流量等。壓強的測量方法有機械式測 量方法與電測法，測量的儀器有靜態(tài)與動態(tài)之分。測量流體點壓強的測壓管屬機 械式靜態(tài)測量儀器。測壓管是一端連通于流體被測點，另一端開口于大氣的透明 管，適用于測量流體測點的靜態(tài)低壓范圍的相對壓強，測量精度為1mm。測壓管 分直管型和“U”型。直管型如圖1.1中管2所示，其測點壓強p = P gh，h為測 壓管液面至測點的豎直高度?！癠”型如圖中管1與管8所示。直管型測壓管要求 液體測點的絕對壓強大于當(dāng)?shù)卮髿鈮?，否則因氣體流入測點而無法

3、測壓；“U”型 測壓管可測量液體測點的負(fù)壓，例如管1中當(dāng)測壓管液面低于測點時的情況；“U” 型測壓管還可測量氣體的點壓強，如管8所示，一般“U”型管中為單一液體(本 裝置因其它實驗需要在管8中裝有油和水兩種液體)，測點氣壓為p = p gAh，Ah 為“U”型測壓管兩液面的高度差，當(dāng)管中接觸大氣的自由液面高于另一液面時 Ah為“ + ”，反之Ah為“-”。由于受毛細(xì)管影響，測壓管內(nèi)徑應(yīng)大于810 mm。本裝置采用毛細(xì)現(xiàn)象弱于玻璃管的透明有機玻璃管作為測壓管，內(nèi)徑為8mm,毛 細(xì)高度僅為1mm左右。恒定液位測量方法之一連通管 測量液體的恒定水位的連通管屬機械式靜態(tài)測量儀器。連通管是一端連接于被測

4、液體，另一端開口于被測液體表面空腔的透明管，如管 3 所示。對于敞口容 器中的測壓管也是測量液位的連通管。連通管中的液體直接顯示了容器中的液位， 用 mm 刻度標(biāo)尺即可測讀水位值。本裝置中連通管與各測壓管同為等徑透明有機 玻璃管。液位測量精度為 1mm。所有測管液面標(biāo)高均以帶標(biāo)尺測壓管 2 的零點高程為基準(zhǔn)； 測點B、C、D位置高程的標(biāo)尺讀數(shù)值分別以VB VC VD表示，若同時 取標(biāo)尺零點作為靜力學(xué)基本方程的基準(zhǔn)，則VB、VC、VD亦為zB、zC、zD；(5) 本儀器中所有閥門旋柄均以順管軸線為開。3. 基本操作方法：設(shè)置 p0 = 0 條件。打開通氣閥 4，此時實驗裝置內(nèi)壓強 p0 = 0。

5、設(shè)置 p0 0條件。關(guān)閉通氣閥 4、放水閥11，通過加壓打氣球5對裝置打 氣，可對裝置內(nèi)部加壓，形成正壓；(3)設(shè)置 p0 0、p0 0與pB PB、Pc、 pD。油的密度測定拓展實驗 按實驗原理，分別用方法一與方法二測定油的密度。實驗數(shù)據(jù)處理與分析參考 1.5。數(shù)據(jù)處理及成果要求記錄有關(guān)信息及實驗常數(shù)實驗設(shè)備名稱： 實驗臺號：實驗 者： 實驗日期：各測點高程為：V =x10-2m、V =x10-2m、V =x10-2mB C D基準(zhǔn)面選在 z C=x10-2m、 zD =x10-2m實驗數(shù)據(jù)記錄及計算結(jié)果(參表 1.1，表 1.2)成果要求(1) 回答定性分析實驗中的有關(guān)問題。由表中計算的z

6、 +仝、z +-Pd，驗證流體靜力學(xué)基本方程。C P gD P g測定油的密度，對兩種實驗結(jié)果作以比較。1.6 分析思考題1相對壓強與絕對壓強、相對壓強與真空度之間有什么關(guān)系？測壓管能測量 何種壓強？2測壓管太細(xì)，對測壓管液面讀數(shù)造成什么影響？3.本儀器測壓管內(nèi)徑為0.8X10-2m，圓筒內(nèi)徑為2.0X10-im，儀器在加氣增 壓后，水箱液面將下降5而測壓管液面將升高H，實驗時，若近似以p0 = 0時的水 箱液面讀值作為加壓后的水箱液位值，那么測量誤差5/ H為多少？1.7 注意事項1用打氣球加壓、減壓需緩慢，以防液體溢出及油柱吸附在管壁上；打氣后 務(wù)必關(guān)閉打氣球下端閥門，以防漏氣。2在實驗過程中，裝置的氣密性要求保持良好。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V0 / (10-2m)測壓管 液面vH / (10-2m)壓強水頭七-V -V pg H 0/ (10-2m)pB-V -V pgHB/(10-2m)七-