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流体力学流体静力学实验 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： 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 形式之一： pz??cγ (1-1a) 形式之二： p?p0?γh (1-1b) 式中 z——被测点在基准面以上的位置高度； p——被测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）； p0——水箱中液面的表面压强； γ——液体重度； h——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（见图1-1-2），取油水界面为等压面时，有： p01?γwh1?γoH (1-1-2) 另当U型管中水面和油面齐平（图1-3），取其油水界面为等压面，则有 p02?γwH?γoH即 p02??γwh2?γoH?γwH (1-1-3) 图1-2 图1-3 由（1-1-2）、式（1-1-3）两式联解可得： H?h1?h2 代入式（1-1-2）得油的相对密度do do??o??h1h1?h2 (1-1-4) 据此式（1-1-4）,可以用仪器（不用额外尺子）直接测得do 四、实验要求 1．记录有关常数 实验装置编号No. 8 各测点的标尺读数为： -2-2-2 ?B= 2.1 ?10m； ?C= -2.9 ?10m； ?D= -5.9 ?10m； 基准面选在 测压管2标尺零点所在平面 ； zC= -2.9 ?10-2m； -5.9 ?10-2m； 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(z?pzD= ?)是否为常数？ 答：以（p0＞ 0）的第一组为例 （1）计算A、B、C、D点的压强，具体步骤如下： ?2-2-2-2?0=11.80?10m；?H?20.10?10m；?B=2.1?10m；?C= -2.9?10m； ?D= -5.9?10-2m；zC= -2.9?10-2m；zD= -5.9?10-2m； ??H??0??20.10?11.80??10??H??B??20.10?2.10??10??H??C??20.10?2.9??10??H??D??20.10?5.9??10?2pA?pB?8.30?10?18.00?10?2mm； ； ?2?2?pC?2?pD?23.00?10?26.00?10?2m； ?2?2?m； 同理，得出其余各次测得的压强值，如表1-1所示。

（2）将基准面选在测压管2标尺零点所在平面 C点：zC?D点：zD?pC?pD???2.9?23.00??10???5.9?26.00??10?2?20.10?10?20.10?10?2mm； ； p?2?2?可见C，D两点z?p?为一常数，同理，计算出其余各次的z??，如表1-1所示， p可发现选择此基准时，同一静止液体内的任意二点C、D的(z??)均为常数 3．求出油的重度 ?o= 8.26?103N/m3 解题过程： ?p0?0?第一组中：?0=11.65?10-2m ；?H?24.80?10?2m； h1??H??0??24.80?11.65??10?2?13.15?10?2m； 同理得h2?13.15?10?2m；h3?13.55?10?2m； H1?h1?h2?h33?13.15?13.15?13.553?2?10?2?13.28?10?2m； ?p0?0?第一组中：?0=11.60?10-2m ；?H?9.15?10?2m； ?2.45?10?2h1??0??H??11.60?9.15??10m； 同理得h2?2.50?10?2m；h3?2.47?10?2m； H2?d0?h1?h2?h33?2.45?2.50?2.473?13.28?10?2?10?2?2?2.47?10?0.843?2m； ?0?W?H1H1?H213.28?10?2.47?10?2； ?o??W?d0?9800?0.843?8.26?103N/m3 4．测出6_插入小水杯水中深度。

?h6= 4.25 ?10-2m 解题过程：?0=11.55?10-2m ；?H?15.80?10?2m； ?h6??H??0??15.80?11.55??10?2?4.25?10?2m 5. 完成表1-1及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：开启筒底减压阀11放水 4）检查仪器是否密封：加压后检查测管l，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???)，记录水箱液面标高?0和测压管2液面标高?H (此时?0 ??H) 2)关闭通气阀4及截止阀7，用打气球加压使之形成p0 ??0，测记?0及?H 3)打开减压放水阀11，使p0??? (要求其中一次p???，即?0??H), 测记 B?0及?H 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do 1)开启通气阀4，测记?0 2)关闭通气阀4，用打气球加压(p0 > 0)，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?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；然后开启放水阀11降压 (p0???)，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记 ?0及?H (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。