流体静力学实验报告终结版

中国石油大学（华东） 流体静力学 实验报告实验日期： 2011.3.17 成绩： 班级： 石工09-8 学号： 09021374 姓名： 李陆伟 教师： 王连英 同组者： 李凯 蒋光磊 实验一、流体静力学实验一、实验目的1.掌握用液式测压及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）的生产过程，进一步加深对真空度的理解。4.测量油的相对密度。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。1. 测压管 ；2. 代表吃的测压管 ；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 图1-1 流体静力学实验装置图三、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： z+p/r=const (1-1-1a)形式二： P=po+rh (1-1-1b)式中 z测点在基准面上的位置高度； P测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）； Po水箱中液面的表面压强； r液体的重度； h测点的液体深度；2.有密度测量原理。 当U型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： Po1=rwh1=roH另当U型管中水面与油面齐平（见图 1-1-3），取油水界面为等压面时，有： Po2+rwH=roH (1-1-2) 即 Po2=-rwh2=roH-rwH (1-1-3)由式（1-1-2），式（1-1-3）两式联立可解得： H=h1+h2代入式（1-1-2）可得油的相对密度do为： do=ro/rw=h1/(h1+h2) (1-1-4)根据式（1-1-4），可以用仪器直接测得do。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. 各测点的标尺读数为：= 2.1 ； = -2.9 ； = -5.3 ；基准面选在 测压管2标尺零点所在界面 ； = -2.9 ； = -5.3 ；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？依据表1-1所得数据，为常数3求出油的重度。 = 8.154*1000 4测出6#测压管插入小水杯水中深度。 = 3.5 =17.2-13.7=3.5cm5完成表1-1及表1-2。五、实验步骤1.了了解一起的组成及其用法，包括：（1）各阀门的开关。（2）加压的方法：关闭所有阀门，然后用打气球充气。（3）减压方法：开启筒底减压放水阀们11放水（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降，则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，记录并处理数据。4.量测点静压强。（1）打开通气阀4（此时po=0），记录水箱液面高标0和测压管的液面标高H（此时o=H）（2）打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po0,测记o及H。（3）打开减压放水阀11，使po0(要求其中一次pB0,即H0）,|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐平，测记0及H（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（po0），使U型管中水面与油面相齐平，测记0及H（此过程反复进行3次）。六、注意事项1.用打气球加压，减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。打气后务必关闭加压气球下端的阀门，以防漏气。2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。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114.014.0011.916.919.314.014.0113.825.011.222.927.930.313.825.0213.830.016.227.932.935.313.830.0（其中一次）113.910.0-3.97.912.915.313.910.0213.96.0-7.93.98.911.313.96.0313.91.0-12.9-1.13.96.313.91.0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1 13.924.210.310.40.8322 13.924.410.53 13.924.310.4且U型管中水面与油面齐平113.911.82.12.1213.911.82.1313.811.72.1七、问题分析1同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?测压管水头指z+p/,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度.测压管水头线是指测压管液面的连线.从实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线.2当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。以p00时,第二次B点测量数据(表1-1)为例,此时pB/=-0.6cm0,相应容器的真空区域包括以下三部分:(1)过测压管液面(h=1.2cm)做一水平面,由等压原理知,相对测压管及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水/气所占的空间区域,均为真空区域.(2)同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,真空测压管中,该平面以上的区域也是真空区域.(3)在U形测压管5中,自水面向下深度为12.8cm的一段水柱也是真空区.这段高度与测压管液面低于水箱液面的高度相等,亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等,均为12.8 cm.3若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下,U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho,由式whw=oho,从而求得 do.4如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?一般说来,当玻璃测压管内径大于10mm时,毛细管影响可以忽略不计,另外,当水质不好时,减小,毛细高度较纯净水也减小,当采用有机玻璃管作为测压管时,浸润角较大,其h较普通玻璃小.如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响.因为测量高低压强时均有毛细现象,在计算压差时,相互抵消了.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?不全是等压面,它仅相对于1,2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面.因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面(1)重力液体(2)静止(3)连通(4)连通介质为同一均匀液体(5)同一水平面.而管5与水箱之间