静水压强实验、1

流体力学实验报告实验编号:01实验名称：静水压强实验系别：动力工程系专业：建筑环境与能源应用工程班级：建环1421姓名：徐瑞甫学号：1442102130时间：2016年4月23日一．实验目的：1)通过测量静止水中任意点的压强，掌握使用测压管侧量流体静压强的技能。2)通过实验进一步理解位置水头、压强水头及测压管水头的基本概念，验证不可压缩流体静力学基本方程，加深对等压面的理解，加深对绝对压强、相对压强和真空的理解。3)能够利用实验数据求解静力学基本方程中的相关参数。二．实验原理：（1）在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程constzp或hpp0（4-1）式中：z—被测点相对于基准面的高度（位置水头），m；p为压强水头，m；p—为被测点的静水压强，用相对压强表示，Pa；0p—水箱中页面的表面压强，Pa；—为液体容重，N/m3；h为被测点的液体深度（被测点距离自由液面的竖直深度），m；位置水头与压强水头的和称为测压管水头。图1水面和油水面齐平图2水面和油面齐平（2）根据上述公式，对装有水和油（见图1及图2）的U形测管，应用等压面原理，可以测量计算出油和水的比重S0（21100hhhws），从而求得油的容重0。当U形管中水面和油水界面齐平，如图1所示，取其顶面为等压面，有Hhpw0101当U形管中水面和油面齐平，如图2所示，取其油水界面为等压面，则有Hpw002H由左侧测压管可得202h-wp，所以20h-HwwH联立上面方程得2110hhhw因此，可通过仪器（不用另外测量工具）直接测得21100hhhws三．实验器材：规范：1.在装置中，所有测压管液面标高均已标尺（测压管2）零读数为基准仪器铭牌所注B、C、D为测点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也为Bz、Cz、Dz本仪器所有阀门旋柄顺管轴线为开。a、b、c为测点B、C、D距离容器内部底面的距离；2.使用加压打气球用力要柔和、均匀，切记动作过猛或突然加压；3.读取测压管读数时，一定要等液面稳定后再读，并使视线与液面最低处处于同一水平面上；4.实验完毕后，打开通气阀，使容器内气体压强与外部大气压一致，然后再关闭通气阀；5.阀门要定期加黄油，以保证气密性良好；定期用洗洁精清洗U形管；6.容器内正常液面高度应该在B点之上A点之下。四．实验步骤：a.验证静力学基本方程熟悉实验仪器的组成及用法，并且检查仪器密封性。打开通气阀(ρ0=0)，记录水箱液面标高∇0和测压管2液面标高∇H(∇0=∇H)。关闭通气阀6及截止阀8，加压形成ρ00，测量并记录∇0及∇H，依次测量三组。打开减压放水阀11，使形成ρ00(要求其中一次ρBγ0，即∇H∇B)，测量并记录∇0和∇H，依次测三次。b.求油的容重开启通气阀6，测量并记录∇0.关闭通气阀6，打气加压7(ρ00)，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平，测量并记录∇0和∇H，依次测三次。打开通气阀6，待液面稳定后，关闭所有阀门;然后开启减压放水阀降压11(ρ00)，使U形管中水面与油水交界面齐平，测量并记录∇0和∇H，依次测三次。五．实验记录、数据处理：各测点标尺读数为：=2.10cmC=-2.90cmD=-5.90cmw=9.8×10-3N/cm3静水压强测量记录及计算表实验条件次序水箱液面测压管液面压强水头测压管水头pA/=pB/pC/CpD/=Dzc+pCzd+pCp0=0110.110.108131610.17.1p0011016.56.514.419.422.416.512.529.92212.119.924.927.9221939.928.518.626.431.434.428.525.5p0019.719.1-0.6712159.16.129.66.8-2.84.79.712.76.83.839.52.9-6.60.85.88.82.9-0.1注：表中基准面选在标尺零点zc=-2.90cmzd=-5.90cm油容重测量记录及计算表条件次序水箱液面标尺读数测定管2液面标尺读数h1=平均h1h2=平均h2So=o/w=h1/h1+h2(都取平均)p00且U型管中水面和油水界面齐平19.924.814.915.2So=0.859o=8.232×10-3N/cm329.725.215.539.925.115.2p00且U型管中水面和油面齐平1107.42.62.529.97.32.639.77.42.3六．问题讨论：1.流体重度与密度的关系：g流体静力学基本方程的物理意义：cpz2、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根等压面的投影形成的水平线。3时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。答：当时，即，相应容器的真空区域包括以下三部分：（1）、过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，为大气压强，故该平面以上密封的水、气所占的空间区域，为真空区域。(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。(3)在测压管5中，自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4液面高于小水杯液面高度相等。4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?答：测压管太细会出现毛细现象，液面会高于或低于原本的高度，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、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：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。0pB0pB0gpB