大学实验流体静力学

中国石油大学（华东） 工程流体力学 实验报告实验日期： 2012.3.19 成绩： 班级： 石工10-12班 学号： 10021563 姓名： 宋胜 教师： 王连英 同组者： 邓向飞 10021565 实验一 流体静力学实验一、实验目的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. 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；说明：（1）所有测压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的标高。若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则，亦成为，。(3) 本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。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： =const （1-1-1a）形式二： P=P。+ （1-1-1b） 式中 z-测点在基准面以上的位置高度； P测点的静水压强（用相对压强表示，一下同）； P。-水箱中液面的表面压强； -液体的重度； h测点的液体深度；2.油密度测量原理。当u形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：P01=H (1-1-2)另当U形管中水面与油面平齐（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有： P02+H=H即 P02=-h2=H-H (1-1-3)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.14各测点的标尺读数为：= 2.1 ； = -2.9 ；= -5.9 ；基准面选在 测压管2标尺的0刻度线处 ；= -2.3 ； = -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.3求出油的重度。 = 8291.914测出6#测压管插入小水杯水中深度。 = 4.20 五、实验步骤1.了解仪器的组成及其用法，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：开启筒底减压放水阀11放水。（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的液面高程是否恒定。若下降，则表明漏气，应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P0=0），记录水箱液面标高和测压管2的液面标高（此时=）。（2）关闭通气阀4及截止阀7，用打气球加压使P00，测记及。（3）打开减压放水阀11，使P00（要求其中一次Pb0，即,测记及。5.测出测压管6插入小水杯中水的深度。6.测定油的相对密度d0.（1）开启通气阀4，测记。（2）关闭通气阀4，用打气球加压（p00），微调放气螺母使U形管中水面与油水界面齐平（见图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，然后开启减压放水阀11降压（P00），使U形管中的水面与油面齐平（见图1-1-3），测记及（此过程亦反复进行3次）。 六、注意事项1.用打气球加压、减压需缓慢，以防液体溢出及油珠吸附在管壁上。大气后务必关闭加压打气球下端的阀门，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：同一静止液体内的测压管水头线是水平线。2当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。 答：当时,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，该平面以上密封的水、气所占的空间区域，为真空区域。因为相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，为大气压强。(2)过箱顶水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体为真空区域。(3)在测压管5中，自水面向下深度有一段水柱亦为真空区。这段水柱高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，也与测压管4液面高于水杯液面高度相等。3若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。答：关闭空气阀与截止阀，用打气球加压使测压管液面高于水箱液面，此时U型管中油面高于水面，记录U型管水面高度h0以及测压管高度h1，并用直尺油面高于水面的高度h2。则有：d0=h2/(h1-h0) 。 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，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、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：相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面是等压面。相对管8和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.该仪器在加气增压后，水箱液面将下降h，而测压管液面将升高H,实验时，若以p0=0时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（H+h）与视压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8*10-2m,箱体内径为20*10-2m。 答： 7.测压管和液面计有何区别？ 答：液面计是用来观察设备内部液面位置的装置。测压管用于测量液体相对压强的、连通于被测液体的开口管。 8.绝对压强与相对压强、真空压强的关系是什么？是将p=-4.9*104pa的相对压强用真空度表示出来。 答：绝对压强是以绝对真空为零点而计量的。相对压强是以当地大气压为零点计量的。真空压强是指流体的绝对压强小于大气压产生真空的程度。P真=Pa-P绝=-P表 八、实验总结 通过本实验我掌握了用液式测压计测量流体静压强的技能。进一步加深了对真空度的理解，通过实验验证了不可压缩流体静力学基本方程，加深了对位置水头、压力水头和测压管水头的理解。通过实验的操作，增强了我的动手能力，使我对该实验装置有了深一步的认识。同时提高了进一步解决静力学实际问题的能力。表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P0 = 0112.9012.90010.8015.8018.8012.9012.90 112.8541.2528.4039.1544.1547.1541.2541.25212.8034.2521.4532.1535.1540.1532.2534.25（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112.7528.8516.1016.220.846114212.7529.1016.35312.7528.9516.20且U型管中水面与油面齐平112.759.802.952.95212.759.753.00312.709.802.90七、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：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/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