流体静力学实验报告(中国石油大学)

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：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；24.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B、C、D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B、C、D亦为Bz、Cz、Dz；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：hpp0（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；0p——水箱中液面的表面压强；——液体重度；h——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01w1ophH（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02wopHH即302w2owphHH（1-1-3）γwh1Hγwγ0p01p01h2Hγwγ0γwp02p02图1-1-2图1-1-3由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：21hhH代入式（1-1-2）得油的相对密度od1oo12whdhh（1-1-4）根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得od。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：B=2.1cm；C=-2.9cm；D=-5.9cm；基准面选在带标尺的测压管0刻度处；Cz=-2.9cm；Dz=-5.9cm；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(pz)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(pz)值为常数。43．求出油的重度。o=8265.533N/m4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。6h=2.45cm5．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00p)，记录水箱液面标高0和测管2液面标高H(此时0H)；2)关闭通气阀4及截止阀8，加压使之形成00p，测记0及H；3)打开减压放水阀11，使之形成00p(要求其中一次B0p，即HB)，测记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od。1)开启通气阀4，测记0；2)关闭通气阀4，打气加压(00p，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(00p，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记00p(此过程亦反复5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0/(m)c测压管2液面H/(m)c压力水头测压管水头AH0p/(m)cBHBp/(m)cCHCp/(m)cDHDp/(m)cCCpz/(m)cDDpz/(m)c00p113.2513.250.0011.1516.1519.1513.2513.2500p113.2527.6014.3525.5030.5033.5027.6027.60213.2524.4011.1522.3027.3030.3024.4024.4000p（其中一次B0p）113.1512.05-1.1014.9519.9522.9512.0512.05213.156.25-6.904.159.1512.156..256.25313.101.55-11.95-0.554.457.451.551.55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0/(m)c测压管2液面H/(m)c1H0h/(m)c1h/(m)c20Hh/(m)c2h/(m)c1oo12whdhh00p且U型管中水面与油水交界面齐平113.1025.9012.8012.820.84213.1025.9512.85313.1025.9012.8000p且U型管中水面与油面齐平113.0010.502.502.38213.0010.752.25312.9510.552.407七、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B0p时，静压仪中的真空区域有哪些？答：由所测数据可得：当B0p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=1.55cm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od。答：让水箱与外界连通，即0p=0，记录水面到油水界面的距离水l，油面到油水界面的距离油l，则od=油水ll。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。