流体静力学实验报告终结版

流体静力学实验报告终结版

中国石油大学(华东) 流体静力学 实验报告

实验日期: 2011.3.17 成绩: 班级: 石工09-8 学号: 09021374 姓名: 李陆伟

教师: 王连英 同组者: 李凯 蒋光磊

实验一、流体静力学实验

一、实验目的

1.掌握用液式测压及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)的生产过程，进一步加深对真空度的理解。

4.测量油的相对密度。

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. 代表吃的测压管 ;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。

形式一:

z+p/r=const (1-1-1a)

形式二:

P=po+rh (1-1-1b)

式中 z,测点在基准面上的位置高度;

P,测点的静水压强(用相对压强表示，以下同);

Po,水箱中液面的表面压强;

r,液体的重度;

h,测点的液体深度;

2.有密度测量原理。

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:

Po1=rwh1=roH

另当U型管中水面与油面齐平(见图 1-1-3)，取油水界面为等压面时，有:

Po2+rwH=roH (1-1-2)

即

Po2=-rwh2=roH-rwH (1-1-3)

由式(1-1-2)，式(1-1-3)两式联立可解得:

H=h1+h2

代入式(1-1-2)可得油的相对密度do为: do=ro/rw=h1/(h1+h2) (1-1-4)

根据式(1-1-4)，可以用仪器直接测得do。

图1-2 图1-3

四、实验要求

1(记录有关常数 实验装置编号No. 各测点的标尺读数为:

-2-2，10m，10m= 2.1 ; = -2.9 ; = -5.3 ,,,BCD-2，10m;

-2，10m基准面选在 测压管2标尺零点所在界面 ; = -2.9 ; zC

-2，10m= -5.3 ; zD

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

p，z任意二点C、D的()是否为常数, ,

依据表1-1所得数据，为常数

3N/m3(求出油的重度。 = 8.154*1000 ,o

-2，10m4(测出6#测压管插入小水杯水中深度。 = 3.5 ,h6

=—=17.2-13.7=3.5cm ,,h,H60

5(完成表1-1及表1-2。

五、实验步骤

1.了了解一起的组成及其用法，包括:

(1)各阀门的开关。 (2)加压的方法:关闭所有阀门，然后用打气球充气。

(3)减压方法:开启筒底减压放水阀们11放水

(4)检查仪器是否密封:加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降，则

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，记录并处理数据。

4.量测点静压强。

(1)打开通气阀4(此时po=0)，记录水箱液面高标?0和测压管的液面标高?H(此

时?o=?H)

(2)打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po>0,测记?o及?H。 (3)打开减压放水阀11，使po<0(要求其中一次pB<0,即?H

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(po>0),|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐

平，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，然后开启减压放水阀11降压

(po<0)，使U型管中水面与油面相齐平，测记?0及?H(此过程反复进行3次)。

六、注意事项

1.用打气球加压，减压需缓慢，以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。打气后务必关闭加压气球下端的阀门，以防漏气。 2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。

表1-1 流体静压强测量记录及计算表

压力水头 测压管水头

水箱液面 测压管2液面 ppppppCCABDD ,,,,,,,,,,,,,,,,，，zz实验条件 次序 H0HBHCCHDD,2,2,,,,,, ,/(10m) /(10m),H0,2,2,2,2,2,2

/(10m)/(10m)/(10m)/(10m)/(10m)/(10m)

1 14.0 14.0 0 11.9 16.9 19.3 14.0 14.0 p,00

1 13.8 25.0 11.2 22.9 27.9 30.3 13.8 25.0 p,002 13.8 30.0 16.2 27.9

32.9 35.3 13.8 30.0

1 13.9 10.0 -3.9 7.9 12.9 15.3 13.9 10.0 p,00

2 13.9 6.0 -7.9 3.9 8.9 11.3 13.9 6.0 (其中一次

) p,03 13.9 1.0 -12.9 -1.1 3.9 6.3 13.9 1.0 B

表1-2 油相对密度测量记录及计算表

水箱液面 h,,,,h,,,,测压管2液面 ,h1 hh21H020H1o 条件 次序 ,,d,2,2o,2,2,2,2 ,/(10m) /(10m),H0 /(10m)/(10m) /(10m)/(10m)，,hh12w

1 13.9 24.2 10.3 且Up,00

型管中水面与2 13.9 24.4 10.5 10.4 油水交界面齐3 13.9 24.3 10.4 平

0.832 1 13.9 11.8 2.1 且Up,002 2.1 13.9 11.8 2.1 型管中水面与

油面齐平 3 13.8 11.7 2.1

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?

测压管水头指z+p/γ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度.测压管水头线是指测压管液面的连线.从实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线. 2(当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。 p,0B

以p0<0时,第二次B点测量数据(表1-1)为例,此时

pB/γ=-0.6cm<0,相应容器的真空区域包括以下三部分:

(1)过测压管液面(Δh=1.2cm)做一水平面,由等压原理知,相对测压管及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水/气所占的空间区域,均为真空区域.

(2)同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,真空测压管中,该平面以上的区域也是真空区域.

(3)在U形测压管5中,自水面向下深度为12.8cm的一段水柱也是真空区.这段高度与测压管液面低于水箱液面的高度相等,亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等,均为12.8 cm.

3(若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 do

最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下,U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho,由式γwhw=γoho,从而求得 do.

4(如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?

一般说来,当玻璃测压管内径大于10mm时,毛细管影响可以忽略不计,另外,当水质不好时,σ减小,毛细高度较纯净水也减小,当采用有机玻璃管作为测压管时,浸润角θ较大,其h较普通玻璃小.如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响.因为测量高低压强时均有毛细现象,在计算压差时,相互抵消了

.

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? 不全是等压面,它仅相对于1,2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面.因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面(1)重力液体(2)静止(3)连通(4)连通介质为同一均匀液体(5)同一水平面.而管5与水箱之间不符合条件(4),因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面.

八、心得体会

通过这次试验，让我更深刻的体会到了流体静力学的奥妙，也验证了流体在重力作用

下的平衡作用，很好的将基本理论与实验联系起来，也对相关公式有了更深的理解，更再次

体会到了团队合作的重要性，在此，也谢谢指导老师～