流体静力学实验报告中国石油大学.doc

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： 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 静力学实际问题 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. 加压打起球 ；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

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 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：
z+p/γ=const （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. 13
各测点的标尺读数为：
= 2.1 ； = -2.9 ； = -5.9 ；
基准面选在 带标尺的测压管0刻度处 ； = -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：由表1-1-1 流体静压强测量记录及计算表 ,选取标尺零点作为静力学基本方程的基准时，可以看出同一静止液体内的任意二点C、D的()值为常数。
3． 求出油的重度。
= 8265.53
4． 测出6#测压管插入小水杯水中深度。
= 2.45
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 开启筒 底阀 11放水；
4）检查仪器是否密封
加压后检查 测管 l、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 标高和测管2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 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。

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

1
13.25
13.25
0.00
11.15
16.15
19.15
13.25
13.25

1
13.25
27.60
14.35
25.50
30.50
33.50
27.60
27.60
2
13.25
24.40
11.15
22.30
27.30
30.30
24.40
24.40

（其中一次）
1
13.15
12.05
-1.10
14.95
19.95
22.95
12.05
12.05
2
13.15
6.25
-6.90
4.15
9.15
12.15
6..25
6.25
3
13.10
1.55
-11.95
-0.55
4.45
7.45
1.55
1.55

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
1
13.10
25.90
12.80
12.82

0.84
2
13.10
25.95
12.85
3
13.10
25.90
12.80
且U型管中水面与油面齐平
1
13.00
10.50

2.50
2.38
2
13.00
10.75
2.25
3
12.95
10.55
2.40

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=位置水头+压力水头，即测压管水头包括位置水头和压力水头,同 一静止流体内测压管水头线为一水平线。
2．当时，静压仪中的真空区域有哪些？
答：由所测数据可得：当时，水箱内的真空区域为从带标尺的测压管内的水面到水箱顶，即从▽H=1.55c m到水箱顶的水箱区域。

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。
答：让水箱与外界连通，即=0，记录水面到油水界面的距离，油面到油水界面的 距离，则=。
4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?

答：如测压管太细，测压管内液面的变化很难看清，使读数误差变大；
并且会有毛细管现象，使得管内液面上升而导致实验失败。

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：不是。
1、2及水箱中的液体是同一等压面。
八、 心得体会
通过本次试验，我学习并验证了不可压缩流体静力学基本方程，加深了对位置水头、压力水头和测压管头的理解，并进一步加深对真空度的理解。掌握了用液式测压计测量流体静压强的技能。进一步提高了解决静力学实际问题的能力。当然在实验中由于未预习，所以操作不熟练。今后一定要提前预习实验操作流程。