流体静力学 中国石油大学(华东)流体力学实验报告

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： 李成华 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 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. 加压打气球 ；6. 真空测压 ；7. 截止阀 ；8. U型测压管 ；9. 油柱 ；10. 水柱 ；11. 减压放水阀 图1-1-1 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 均以顺 管轴线为开。三、实验原理 在横线上正确写出以下公式1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程形式之一： （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，用相对压强表示，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 带标尺测压管零刻线所在的平面 ； = -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？3求出油的重度。 = 8232 4测出6#测压管插入小水杯水中深度。 = 3.30 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 开启箱底 减压放水阀 放水；4）检查仪器是否密封 加压后检查 测压管1,2,8 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 测压管2的液面标高 (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 减压放水阀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。6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111.4011.4009.3014.3017.3011.4011.40111.4023.1011.7021.0026.00290023.1023.10211.40259014.5023.8028.8031.8025902590（其中一次）111.405.90-5.503.808.8011.805.905.90211.408.30-3.106.2011.2014.208.308.30311.401.00-10.40-1.101.906.901.001.00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111.40219010.5010.400.84211.4021.8010.40311.4021.7010.30且U型管中水面与油面齐平111.409.352.052.03211.409.402311.409.352.05七、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一根等压面的投影形成的水平线 2当时，静压仪中的真空区域有哪些？答：有三部分： （1） 过测压管2液面作一水平面，由等压面原理可知相对测压管2及水箱内的水体而言，该平面为等压面，压强为大气压强，故该平面以上密封的水、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，在测压管6中，该平面以上的水体为真空区域. （3） 在测压管8中，从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6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液面高于水箱液面，U型管中的油面高于水面。读出测压管的高度h0，U型管水面高度h1,用直尺读出油面高于水面的高度h3。 d0=h3/（h0-h1）4如测压管太细，对测量结果将有何影响?答：若测压管太细则会出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，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:不全是等压面，它仅相对管中1、2及水箱中的液面而言，这个水平面才是等压面；相对于等压面8和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。八、心得体会通过流体静力学实验，我掌握了液式测压计测量流体静压强的基本技能，对位置水头、压力水头和测压管水头有了更直观的认识，同时验证了不可压缩流体及力学基本方程，加深了对真空度、表压力以及绝对压力的理解，学会了测定油品相对密度的方法。