中国石油大学流体力学实验-流体静力学

1、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： 欧翔 教师： 同组者： 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。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形测压管；9.油柱；10.水柱；11.减压

2、放水阀 图1-1 流体静力学实验装置图说明：（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B,C,D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B,C,D 亦为zB,zc,zD；（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： (1-1a)形式二： （1-1b）式中 测点在基准面以上的位置高度； 测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）；水箱中液面的表面压强； 液体的重度； 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1-2），取油水界面为等压面时，有 (1-

3、2)另当U形管水面与油面齐平（见图1-3）,取油水界面为等压面时，有：即 （1-3）由式(1-1-2) 、式（1-1-3）两式联立可解得：代入式（1-1-2）可得油的相对密度为： （1-4）根据式（1-4），可以用仪器（不用另外尺）直接测得。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2零点所在水平面 ；= -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：（1）时 由，得同理：（2）的第一组

4、数据：由，得同理：的第二组数据：由，得同理：（3）的第一组数据：由，得同理：的第二组数据：由，得同理：的第三组数据：由，得同理：由上式计算结果可以看出同一静止液体内的任意二点C、D的()为常数。3求出油的重度。 = 8.33103 答：由表1-1数据：4测出6#测压管插入小水杯水中深度。 = 5.20 答：由测量数据。则五、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）减压方式：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

5、录仪器编号及常数。3进行实验操作，记录并处理实验数据（见表1-1及表1-2）。4量测点静压强。1）打开通气阀4（此时=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，测记及。3）打开减压放水阀11，使0（要求其中一次,即）,测记及。5测出测压管6插入小水杯的深度。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，用打气球加压（），微调放气螺母使U形管中水面与油水界面齐平（见图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（0） ，使U形管中的水面与油面齐平（见图1-3

6、），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。打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、实验数据记录表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液面压强水头测压管水头113.1013.10011.0016.0019.0013.1013.10113.1018.004.9015.9020.9023.9018.0018.00213.1021.808.7019.7024.7027.7021.8021.80（其中一次）113.0011.30-1.709.2014.2017.

7、2011.3011.30212.957.40-5.555.3010.3013.307.407.40312.90 1.80-11.10-0.304.707.701.801.80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112.9031.8018.9018.830.850212.9031.6018.70312.9031.8018.90且U型管中水面与油面齐平112.909.653.253.32212.909.603.30312.909.503.40八、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：测压管水头为，同一基准面各点的测压管水头高

8、度相同，所以测压管水头线为一水平线。2当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。答：当时，由的第一组数据，测压管2的液面的压强即为外界大气压压强，沿其做一水平面，则水箱中该水平面以上区域即为真空区域。3若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。答：（1）打开通气阀，待液面稳定（2）过油水界面做一水平等压面，用尺子测量U形测压管左侧该水平面以上液柱的高度，及右侧油的高度，（3）由等压面上压力相等得：，即。4如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?答：如果测压管太细，则由于毛细现象明显，玻璃具有亲水性，而导致测压管液面的读数偏大。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

9、面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面?答：等压面的定义为：在同一种连续的静止流体中，静压力相等的各点所组成的面。而管8中的液体不与其他的管和水箱中的液体相连，即不连续，而且管8中的液体也不是同一种液体，所以这个水平面不是等压面。管1、2和水箱中的液体对这一平面是等压面。6.该仪器在加气增压后，水箱液面将下降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+）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.810-2m,箱体内径为2010-2m。答：加压后，水箱液面比基准面下降了而同时测压管1、2的液面比基准面上升了H。由水量平衡原理有： 则有： 本实验仪器 d=0.8cm D=20cm 故 于是相对误差值为 ,故可忽略不计。 对单根测压管的容器若有D/d10或对两根测压管的容器D/d7时，可使0.01。7.测压管和液面计有何区别？答：测