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流体力学基础实验指导书编写：张进审核：何国毅、史卫成南昌航空大学飞行器工程学院飞行器设计与工程系实验一不可压缩流体定常流能量方程实验（伯努利方程实验）一、实验目的要求1．验证不可压定常流的能量方程；2．通过对流体动力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中的能量转换特性；3．掌握流速、流量、压强等流体动力学水力要素的实验量测技能。
二、实验装置本实验的装置如图１所示：图１自循环能量方程实验装置图l 自循环供水器 2. 实验台 3 可控硅无级调速器 4 溢流板5 稳水孔板6 恒压水箱7 测压计8 滑动测量尺9测压管10 实验管道11 测压点12 毕托管13 实验流量调节阀说明：仪器测压管有两种：① 用毕托管测压管探头对准测量处的轴心位置，测量该点的总水头H ’（=Z+g u g p 22+ρ），测得轴心处速度。
须注意一般情况下H ’与断面总水头H （=Z ＋gv p 2g 2+ρ）不同（因一般u ≠ v ），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；② 普通测压管用以定量量测测压管水头（位置水头与压强水头之和）。
实验流量用阀13调节，流量由体积时间法或重量时间法测量。
三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。
可以列出进口断面（1）至另一断面（i ）的能量方程式（i=2，3, … … ,n ）Z 1＋g va p 2g 2111+ρ= Z i ＋gv a p i i i 2g 2+ρ+h w取1a = 2a =… …= n a =1,选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Z+gρp值；测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及gav 22，从而得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤1．熟悉实验设备，分清哪些管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
2．打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。
如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。
华东交通大学土建学院流体力学（大类）实验指导书及报告班级：姓名：学号：实验一点压强量测实验一、实验目的与要求1.掌握测量任一点相对压强与绝对压强的方法，并加深理解相对压强与绝对压强的概念；2.验证水静力学的基本方程，掌握测压管与压差计的工作原理与量测技能；3.熟练并准确完成测压管与压差计的读数任务；4.通过实验分析，学会应用水静力学知识解决实际工程测量问题。
二、实验原理实验原理主要为静力学的基本方程及原理，即：（1）在重力作用下，水静力学的基本方程：Z+P/γ=C（常数）或P=P0+γh。
式中：Z-被测点与基准面的垂直高度；P-被测点的静水压强；P0为水箱的液面压强；γ-水的容重；h-被测点在水箱中的垂直淹没深度。
（2）静力学的等压面原理，即对于连续同种介质，液体处于静止状态时，水平面即为等压面。
三、实验仪器与装置本点压强量测实验主要的仪器设备包括：带标尺的测压管，U型测压管，加压打气球，量杯等。
实验装置流程如图1所示。
图1 点压强量测实验装置四、实验方法与步骤1.熟悉实验装置的主要组成构件及各部分的功能与作用，包括加压与减压方法，检查仪器是否密封等。
2.记录实验装置流程中的主要常数。
3.打开通气阀1，保持液面与大气相通，此时水箱水面压强P0=P a，其相对压强为零，观测记录水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；4.水面增压操作：关闭放水阀，用打气球向水箱水面以上气体空间加压，并分别使管1与管2水面上升约3cm时停止加压，并关闭阀1，读取并记录各测压管液面高度值，包括测压管1与测压管2中水面至标尺起点高度h1与h2，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。
计算水箱液面下A、B两点的压强及液面压强。
重复该步骤操作两次，每次操作使测压管高度变化3cm左右，便于读数。
5.水面减压操作：关闭通气阀，打开放水阀并缓慢放水，放出少许水量后，读取并记录两测压管及U型测压管液面至标尺起点的高度h1、h2、h3与h4，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。
实验一 静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、观察封闭容器内静止液体表面压力。
3、掌握U 形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。
二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。
三、实验步骤及原理1、打开排气阀，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强0p 等于大气压强a p 。
那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。
2、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，密封箱中空气的压强缓慢增大。
U 形管和测压管出现压差△h 。
待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差h p p a γ=-01。
3、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，找开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成密闭容器的体积增大而压强减小。
此时a p p <0，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：32120∇-∇=∇-∇=-γp p a =h 24、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强A p '。
设A 点在密封箱水面以下的深度为A h 0，1号管和2号管水面以下的深度为A h 1和h 2A ，则：A p 'A a h h p p 02100)(γγ+∇-∇+='A a A a h p h p 21γγ+=+=四、注意事项检查密封箱是否漏气。
五、量测与计算静水压强仪编号 01 ； 实测数据与计算（表1、表2）。
表1 观测数据表2 计算设A点在水箱水面下的深度h0A为10 厘米。
实验二流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。
2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。
二、演示原理流场中液体质点的运动状态，可以用迹线或流线来描述，在恒定流中，流线和迹线互相重合。
在流线仪中，用显示液通过分格栅组成流场，整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势，当这些有色线经过各种形状的固体边界时，可以清晰地反映出流线的特征及性质。
水力学实验报告实验组别： A1 实验组员：实验日期： 5月5日;5月7日;5月10日土木系2019年5月1 流体静力学综合型实验一、实验目的和要求1. 掌握用测压管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；3. 通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念理解，提高解决静力学实际问题的能力。
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pz C gρ+= 或 gh p p ρ+=0 式中：z —— 被测点相对基准面的位置高度；p —— 被测点的静水压强（用相对压强表示, 以下同）； p 0 —— 水箱中液面的表面压强；ρ —— 液体密度； h —— 被测点的液体深度。
三、实验内容与方法1. 定性分析实验(1) 测压管和连通管判定。
(2) 测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
(3) 观察测压管水头线。
(4)判别等压面。
(5) 观察真空现象。
(6) 观察负压下管6中液位变化 2. 定量分析实验 (1) 测点静压强测量。
根据基本操作方法，分别在p 0 = 0、p 0 > 0、p 0 < 0与p B < 0条件下测量水箱液面标高∇0和测压管2液面标高∇H ，分别确定测点A 、B 、C 、D 的压强p A 、p B 、p C 、p D 。
实验数据处理与分析参考四。
四、 数据处理及成果要求1. 记录有关信息及实验常数实验设备名称： 静力学实验仪 实验台号：__No.1___ 实 验 者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_各测点高程为：∇B = 2.1 ⨯10-2m 、∇C = -2.9 ⨯10-2m 、∇D = -5.9 ⨯10-2m 基准面选在 2号管标尺零点上 z C = -2.9 ⨯10-2m 、z D = -5.9 ⨯10-2m 2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3. 成果要求(1) 回答定性分析实验中的有关问题。
流体力学实验指导书与报告所在学院：地侧学院使用专业：安全工程2006.6实验一：压强、流速、流量测定实验一、压强测定试验 知识点：静力学的基本方程；绝对压强；相对压强；测压管；差压计。
1.实验目的与意义1）验证静力学的基本方程；2）学会使用测压管与差压计的量测技能；3）灵活应用静力学的基本知识进行实际工程量测。
2.实验要求与测试内容1）熟练并能准确进行测压管的读数；2）控制与测定液面的绝对压强或相对压强； 3）验证静力学基本方程； 4）由等压面原理分析压差值。
3.实验原理1）重力作用下不可压缩流体静力学基本方程： pz c γ+=2）静压强分布规律：0p p h γ=+式中：z ——被测点相对于基准面的位置高度；p ——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；0p ——水箱中液面压强；γ——液体容重；h ——被测点在液体中的淹没深度。
3）等压面原理：对于连续的同种介质，流体处于静止状态时，水平面即等压面。
4.实验仪器与元件实验仪器： 测压管、U 型测压管、差压计仪器元件：打气球、通气阀、放水阀、截止阀、量杯 流体介质：水、油、气 实验装置如下图： 5.实验方法与步骤实验过程中基本操作步骤如下：1）熟悉实验装置各部分的功能与作用；2）打开通气阀，保持液面与大气相通。
观测比较水箱液面为大气压强时各测压管液面高度；3）液面增压。
关闭通气阀、放水阀、截止阀，用打气球给液面加压，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p；4）液面减压。
关闭通气阀，打开截止阀，放水阀放出一定水量后，读取各测压管液面高度，计算液面下a、b、c各点压强及液面压强p。
6.实验成果实验测定与计算值如下内容：00p=，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p>，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；00p<，a、b、c各测压管与U型测压管液面标高∇、压强水头pγ、测压管水头pzγ+；填入表1中。
实验一 静水压强演示实验一、目的要求1、量测静水中任一点的压强；2、观察封闭容器内静止液体表面压力。
3、掌握U 形管和测压管的测压原理及运用等压面概念分析问题的能力。
二、实验设备实验设备见实验室水静压强仪。
三、实验步骤及原理1、打开排气阀，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强0p 等于大气压强a p 。
那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。
2、关闭排气阀，用加压器缓慢加压，密封箱中空气的压强缓慢增大。
U 形管和测压管出现压差△h 。
待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差h p p a γ=-01。
3、打开排气阀，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，找开密闭容器底部的水门，放出一部分水，造成密闭容器的体积增大而压强减小。
此时a p p <0，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：32120∇-∇=∇-∇=-γp p a =h 24、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强A p '。
设A 点在密封箱水面以下的深度为A h 0，1号管和2号管水面以下的深度为A h 1和h 2A ，则：A p 'A a h h p p 02100)(γγ+∇-∇+='A a A a h p h p 21γγ+=+=四、注意事项检查密封箱是否漏气。
五、量测与计算静水压强仪编号 01 ； 实测数据与计算（表1、表2）。
表1 观测数据表2 计算设A点在水箱水面下的深度h0A为10 厘米。
实验二流线演示实验一、演示目的1、通过演示进一步了解流线的基本特征。
2、观察液体流经不同固体边界时的流动现象。
二、演示原理流场中液体质点的运动状态，可以用迹线或流线来描述，在恒定流中，流线和迹线互相重合。
在流线仪中，用显示液通过分格栅组成流场，整个流场内的“流线谱”可形象地描绘液流的流动趋势，当这些有色线经过各种形状的固体边界时，可以清晰地反映出流线的特征及性质。
江苏省水闸、抽水站观测工作细则江苏省水利厅苏水管（2001）90号关于颁发《江苏省水闸、抽水站观测工作细则》的通知各市水利局、厅属各管理处：为了掌握工程状态和运用情况，及时发现工程隐患，防止事故的发生，充分发挥工程效益，延长工程使用寿命，并为水利工程设计、施工、科学研究提供必要的资料，在总结我省水利工程管理观测工作经验教训的基础上，我厅组织有关人员，对《江苏省水闸、抽水站观测工作细则》进行了修订，现予颁发，希遵照执行。
在观测工作中应注意总结经验，如有建议和意见，请及时向我厅反映。
二○○一年八月九日主题词：水利管理标准通知目录1 总则 12 垂直位移观测 42.1 一般规定 42.2 观测设施的布置 52.3 观测方法与要求82.4 资料整理与初步分析143 测压管水位观测173.1 一般规定173.2 观测设施的布置183.3 观测方法与要求203.4 测压管的养护与修理233.5 资料整理与初步分析244 引河河床变形观测264.1 一般规定264.2 观测设施的布置274.3 观测方法与要求284.4 资料整理与初步分析345 混凝土建筑物裂缝观测365.1 一般规定365.2 观测设施的布置和观测方法365.3 资料整理与初步分析376 建筑物伸缩缝观测396.1 一般规定396.2 观测设施的布置和观测方法396.3 资料整理与初步分析407 其它观测417.1 水流形态观测417.2 混凝土碳化深度观测427.3 水文观测438 资料整理与整编448.1 资料的整理448.2 资料的整编45附录A 垂直位移观测工作操作规程49 A.1 观测员操作规程49A.2 记录员操作规程50A.3 扶尺员操作规程51A.4 量距员操作规程52A.5 撑伞员操作规程53附录B 仪器检验方法54B.1 气泡式水准仪交叉误差的检验54 B.2 水准仪角的检验55B.3 水准仪概略水准器的检校56B.4 水准仪十字丝的检校56B.5 水准标尺圆水准器的检校57附录C 电子水准仪操作程序58C.1 蔡司DINI12电子水准仪操作程序58C.2 徕卡NA3003电子水准仪操作程序62附录D 记录表式及记录格式69D.1 水准测量记录表及测读顺序69D.2 水准测量记录格式70D.3 水准测量观测标点及观测线路示意图72D.4 ｉ角检验记录表73D.5 测压管水位观测记录表(管中水位低于管口) 74 D.6 测压管水位观测记录表(管中水位高于管口) 74 D.7 测压管淤积高程观测记录表75D.8 测压管灵敏度试验记录表75D.9 河床断面观测记录表(断面索法、视距法) 76 D.10 河床断面观测记录表(交会法、散点法) 77 D.11 混凝土裂缝观测记录表78D.12 建筑物伸缩缝观测记录表78D.13 混凝土碳化深度观测记录表79附录E 资料整编表式80E.1 垂直位移工作基点考证表80E.2 垂直位移工作基点高程考证表80E.3 垂直位移观测标点考证表81E.4 垂直位移观测成果表81E.5 垂直位移量变化统计表82E.6 测压管考证表82E.7 测压管管口(压力表底座)高程考证表83E.8 测压管水位统计表83E.9 测压管淤积观测成果表84E.10 测压管灵敏度试验成果表84E.11 河床断面桩顶高程考证表85E.12 河床断面观测成果表85E.13 河床断面冲淤量比较表86E.14 混凝土裂缝观测标点考证表87E.15 混凝土裂缝观测成果比较表87E.16 建筑物伸缩缝观测标点考证表88E.17 建筑物伸缩缝观测成果表88E.18 混凝土碳化深度观测成果表89E.19 工程运用情况统计表(水闸) 89E.20 工程运用情况统计表(抽水站) 90E.21 工程大事记90E.22 水位统计表91E.23 流量、引(排)水量、降水量统计表92E.24 工程基本情况表(水闸) 93E.25 工程基本情况表(抽水站) 94附录F 资料整编图例95F.1 垂直位移量横断面分布图95F.2 垂直位移量过程线95F.3 测压管水位过程线96F.4 河床断面比较图96F.5 水下地形图97F.6 伸缩缝宽度与温度过程线98附加说明991 总则1.0.1 为了掌握工程状态和运用情况，及时发现工程隐患，防止事故的发生，充分发挥工程效益，延长工程使用寿命，并为水利工程设计、施工、科学研究提供必要的资料，在总结我省水利工程管理观测工作经验教训的基础上，根据水利部颁发的《水闸技术管理规程》SL75-94要求，并参照国家有关测量规范，特制定本细则。
本科教学实验指导书水力学实验易文敏编写李克锋四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室前言水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。
在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。
使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。
各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。
要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。
为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。
实验一 静水压强一、实验目的：1. 实测容器中的静水压强;2. 测定X 液体的容重；3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。
二、实验设备：如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。
1管、3管和5管与大气连通，2管、4管和6管与水箱顶部连通。
3管和4管组成的U 型管的底部与水箱的A 点连通，1管和2管组成的U 型管的底部与水箱的B 点连通。
水箱底部与调压筒连通。
三、实验原理：利用调压筒的升降来调节水箱内液体表面压强和液体内各点的压强。
1. 根据静水压强基本公式：p=p 0+ρg h 可得p A =ρg 水(▽3-▽A ) p B =ρg 水(▽1-▽B )2. 由于2、4、6管与水箱顶部连通，所以2、4、6管液面压强与水箱液面压强相同，于是可得：p 0=ρg 水(▽1-▽2)= ρg 水（▽3-▽4）=ρg X （▽5-▽6）ρg X =6543∇-∇∇-∇ρg 水 或ρg X =6521∇-∇∇-∇ρg 水3. 若水箱内气体压强p 0≠p a ,则p 1≠p 2、p 3≠p 4、p 5≠p 6。
