石大流体静力学实验报告

中国石油大学流体静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1．掌握用液式测压计测量流体静压力的技能。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1-1-1图1-1-11.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.减压放水阀；说明：所有测压管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准仪器铭牌所注，，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，，亦为z,,.本仪器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：Z+=const(1-1-1a形式二：P=p+h(1-1-1b)式中z---测点在基准面以上位置高度；p---测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）；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形管重水面与油水界面齐平（见图1-1-2），取油水界面为等压面，有：p=h=H(1-1-2)另当U形管中水面与油界面齐平（见图1-1-3），取油水界面为等压面，有：p+H=H即p=—h=H—H(1-1-3)图1-1-2图1-由式（1-1-2），式（1-1-3）两式联立可解得：H=h+h代入式（1-1-2）可得油的相对密度d为：d==（1-1-4）根据式（1-1-4），可以用仪器（怒用额外的尺子）直接测得d。四、实验要求1．记录有关常数实验装置编号No.15各测点的标尺读数为：=2.1；=—2.9；=—5.9；基准面选在测压管2标尺零点所在平面；=—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？计算：（以中次序1数据为例处理数据）=30.85==42.35=47.35=50.35=44.45=50.35-5.9=44.45故，选取测压管2标尺零点所在平面为基准，同意静止液体内的任意二点C,D的为常数3．求出油的重度。=8240计算：由表1-1-2可以得：=16.75*10m=3.15*10m代入公式（1-1-4）可得=d*g=0.841*9.8*1000=8240.24．测出6#测压管插入小水杯水中深度。=4.10=-=4.10*10m5．完成表1-1及表1-2。五、实验步骤1.了解仪器的组成及其用法，包括：（1）各阀门开关。（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p=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p＞0，测记及。（3）打开减压放水阀11，使p＜0（要求其中一次p＜0,即＜），测记及5.测出测压管6插入小水杯中水的深度。6.测出油的相对密度d。(1)开启通气阀4，测记。（2）关闭通气阀4，用打气球加压（p＞0），微调放气螺母使U形管水面与油水界面水平（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门11降压（p＜0），使U形管中的水面与油面齐平（见图1-1-3），测记及。（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，以防液体溢出级油珠吸附在管壁上。打气后务必关闭加压打气球下端阀门，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实验条件次序压强水头测压管水头p0=010.0511.5016.5019.5013.6013.60p0>0130.8542.3547.3550.3544.4544.45222.8534.2539.2542.2536.3536.35p0<0（其中一次pB<0）1-4.257.2512.2515.259.359.352-7.93.358.3511.355.455.453-11.65-0.254.757.751.851.85表1-1-2油实验条件次序p0>0且U型管中水面与油水界面齐平116.7016.75-16.70-16.750.841216.85316.70p0<0且U型管中水面与油面齐平1-3.15-3.153.053.1523.1533.15七、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：测压管水头指静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度，而测压管水头线则指测压管液面连线，由实验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。答：有实验数据可知，水箱内的真空区域包括三部分：一是由测压管2做一水平面，由于测压管内水体与水箱内水体为一等压面且均为大气压强，则水箱内该平面以上水、气的密封区域；二是由箱顶小杯液面至测压管6内水体；三是在测压管8中U形管左侧水面向下深度为深度的水体。以上均为真空区。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。答：在水箱内通大气的情况下，用直尺分别测量管8油水界面至水面的垂直高度h1和油水界面至油面的垂直高度h2，由公式可得γ1h1=γ2h2。4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?答：若测压管太细，则会造成毛细现象，造成测量误差。如测量液体为水，测压管液面会随之升高，测量液体为水银，测压管液面则会随之降低。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：不是等压面。测压管和带标尺的测压管是等压面和水箱中的同一高度的水面时等压面。八、心得体会通过本次试验，使掌握了如何使用液式测压计测量流体静力压强的技能，让我对位置水头、压力水头和测压管水头有了更深的理解，同时熟练了对于压强的计算，明白了测压管的使用及操作，