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 、 、 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 、 、 亦为 、 、 ； 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 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： （1-1b） 式中  ——被测点在基准面以上的位置高度； ——被测点的静水压强，用相对压强示，以下同； ——水箱中液面的表面压强； ——液体重度； ——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 （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 即 （1-1-3） 图1-1-2                                  图1-1-3 由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得： 代入式（1-1-2）得油的相对密度 （1-1-4） 根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得 。 四、实验要求  填空 1．有关常数                                    实验装置编号No. 13     各测点的标尺读数为： = 2.1      ；   = -2.9    ；  =  -5.9      ； 基准面选在 带标尺的测压管0刻度处 ；  = -2.9 ；  = -5.9     ； 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( )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( )值为常数。 3．求出油的重度。            =   8265.53     4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 =  2.45         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 )，记录 水箱液面     标高 和测管2液面标高 (此时 )； 2)关闭 通气阀       4及截止阀8，加压使之形成 ，测记 及 ； 3)打开 减压放水阀     11，使之形成 (要求其中一次 ，即 )，测记 及 。 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 。 1)开启通气阀4，测记 ； 2)关闭 通气阀       4，打气加压( )，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 及 (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( )，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记 (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  实验条件 次序 水箱液面 测压管2液面 压力水头 测压管水头 1 13.25 13.25 0.00 11.15 16.15 19.15 13.25 13.25 1 13.25 27.60 14.35 25.50 30.50 33.50 27.60 27.60 2 13.25 24.40 11.15 22.30 27.30 30.30 24.40 24.40 （其中一次 ） 1 13.15 12.05 -1.10 14.95 19.95 22.95 12.05 12.05 2 13.15 6.25 -6.90 4.15 9.15 12.15 6..25 6.25 3 13.10 1.55 -11.95 -0.55 4.45 7.45 1.55 1.55                     表1-1-2  油相对密度测量记录及计算表  条件 次序 水箱液面 测压管2液面 且U型管中水面与油水交界面齐平 1 13.10 25.90 12.80 12.82     0.84 2 13.10 25.95 12.85 3 13.10 25.90 12.80 且U型管中水面与油面齐平 1 13.00 10.50     2.50 2.38 2 13.00 10.75 2.25 3 12.95 10.55 2.40                                     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 时，静压仪中的真空区域有哪些？ 答：由所测数据可得：当 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=1.55c 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 。 答：让水箱与外界连通，即 =0，记录水面到油水界面的距离 ，油面到油水界面的  距离 ，则 = 。 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。 8、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。