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01静水压强[1]

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静压-1 清华大学水利水电工程系水力学实验室

水 力 学

流体力学 课程教学实验指示书

静水压强量测实验

原理简介

 根据流体平衡规律，在重力场中静止液体的压强分布可表示为：

Cgpz，

即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。

 测压管的一端接大气，这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可知连通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。

 压强水头gp和位置水头z之间的互相转换，决定了液柱高和压差的对应关系：hgp.在压差相同的情况下，不同的液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测定液体的重度。

实验设备

如图所示，在一全透明密封有机玻璃箱内注水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连，调压筒的顶部与大气连通。水箱顶部装有排气阀K1，另从孔口K2接出管子与测压排中的三个U形比压计中的测管1，3，5相通，U形比压计1-2与水箱不连通，内装液体为油，油<水，U形比压计3-4、5-6在测点A和B（底部）与水箱接通。从开关K3接出的管子插入另一容器中的染色水中。

打开K1时，水箱内液体的表面压强为大气压，当K1关闭时，可通过升降调压筒调节水静压-2 箱内液体的表面压强，使它高于或低于大气压。

实验目的和要求

1． 通过实验加深对水静力学基本方程物理意义的理解。加深理解位置水头、压强水头及测管水头的概念。

2． 验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即 Cgpz.

3． 实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。

4． 观察真空现象，加深对真空压强、真空度的理解。

5． 测定油的重度。

实验步骤

1． 认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。

2． 熟悉仪器，测记有关常数。

3． 将调压筒放置适当高度，打开排气阀K1，使水箱内的液面与大气相通，此时液面压强p0=pa .待水面稳定后，观察各测管中的液面位置，以验证等压面原理。

4． 关闭排气阀K1，将调压筒升至某一高度。此时水箱内液面压强p0>pa .观察各测点压差计的压差变化，并测记各测管的液面标高，完成第一次实验。

5． 将调压筒继续提高，再做两次实验，并测记各测管的液面标高。

6． 打开排气阀K1，待液面稳定后再关闭K1（此时不要移动调压筒）。

7． 将调压筒降至某一高度。此时水箱内液面压强p0

8． 将调压筒继续降低，再做两次实验，并测记各测压管的液面标高。

9． 打开真空管上的开关K3，可见到容器中的染色水被吸上一个真空高度。

实验数据记录

仪器编号：

有关常数：A点高程 A= cm，B点高程 B= cm，水= 1.0×10-3 kg/cm3

测管液面高程读数记录

工况 测次 1(cm) 2(cm) 3(cm) 4(cm) 5(cm) 6(cm)

1

ppa0 2

1

ppa0 2

 静压-3 实验结果

静水压强量测结果

工况

测次 )(560gp水(N/cm2) )(AAgp6水

(N/cm2) )(BBgp6水

(N/cm2) 1256水油

(kg/cm3)

1

ppa0 2

1

ppa0 2

分析思考问题

1. 重力作用下的静止液体压强分布的基本规律是什么？从实验结果举例说明。

2. 如何利用测压管量测静止液体中任意一点的压强（包括液面压强）？

3. 相对压强与绝对压强、相对压强与真空是什么关系？

4. 表面压强0p的改变，基准面O-O线位置的改变，对A、B两点的位置水头与压强水头有什么影响？

5. 如何选取等压面？U形比压计1-2（装油）与U形比压计3-4（装水）中位于同一水平面上的液体测点压强是否相同？

6. U形比压计3-4和U形比压计5-6在量测静水压时的作用是否相同？能否省略其中的一个？

7. 如果水箱和调压筒液面也有标尺显示，能否将U形比压计3-4和U形比压计5-6都省略？

8. 试分析产生量测误差的原因，并指出在实验中应该采取哪些措施尽可能减小误差。

注意事项

1. 升降调压筒时，应轻拉轻放。

2. 在读取测管读数时，一定要等液面稳定后再读，并注意使视线与液面最低点处于同一水平面上。

3. 读数时，注意测管标号和记录表中要对应。

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水力学第一章思考题答案

水力学第一章思考题答案

1.1静水压强的特性有一丶静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。二丶任一点静水压强的大小和受压方向无关，或者说作用于同一点各方向的静水压强大小相等。分布规律：静水压强沿某一方向的变化率与该方向单位体积上的质量力相等。欧拉平衡微分方程式。

1.2静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面，且作用于同一点各方向的静水压强大小相等也就是线的长度相等。

1.3绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强。相对压强：把当地大气压强作为零点计量的压强。真空度是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值即pk=pa-p` . 绝对压强p`,相对压强p, 真空度Pk. pk=pa-p`, p=p`-pa。

1.4C-C,B-B不为等压面，A-A为等压面,B-B可能为等压面也可能不为等压面。等压面：在平衡液体中找到具有相同静水压强值的点连接成的面。等压面条件：在平衡液体中等压面即是等势面，等压面与质量力正交。

1.5一丶AB两测压管水位不相同，如果相同则AB两测压管水位相同二丶p0比原来增大两测压管水位同时升高

1.6压力体就是以受压曲面本身、过受压曲面四周向自由水面引的铅垂面以及自由水面或其延伸面等三种面围成的体积叫压力体。压力体的范围由下列界面所围成：受压曲面本身，液面或液面延长面，通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅锤平面.

静水压强实验 (1)

静水压强实验 (1)

静水压强实验

一、实验目的

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

本实验的装置如下图所示。

DCBp0A2163470958

静水压强实验装置图

1．测压管 2．带标尺测压管 3．连通管 4．真空测压管 5．U型测压管 6．通气阀

7．加压打气球及截止阀 8．截止阀 9．油柱 10．水柱 11．减压放水阀 1 ● 所有测管液面标高均以标尺（测压管2）零读数为基准；

● 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；

● 本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开，垂直管轴线为关。

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

constpz

或 hpp0

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．对装有水和油的U型测压管（下图），油柱高度为H，油的相对重度0S可应用等压面原理推导如下： 2

油的相对重度测定原理图

当U型管中水面与油水界面齐平时，有

101hpw

Hp001

另当U型管中水面和油面齐平时，则有

202hpw

HHpw002

由以上四式联解可得

21100hhhSw

据此可通过测压管2直接测得油的相对重度0S。

四、实验方法与步骤

1．搞清仪器组成及其用法，包括： 3 ● 各阀门的开和关，阀门旋柄顺管轴线为开，垂直管轴线为关；

● 加压方法：关闭所有阀门（不包括截止阀7），然后用打气球充气；

1、静水压强实验

1、静水压强实验

实验一 静水压强实验

一、实验目的

1、通过实验加深对流体静力学基本方程hpp0的理解。

2、验证静止流体中不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即

pz常数

3、实测静水压强，掌握静水压强的测量方法。

4、巩固绝对压强、相对压强、真空度的概念，加深理解位置水头、压力水头以及测压管水头之间的关系。

5、已知一种液体重度测定另一种液体的重度。

二、实验原理

加减压气缸

γ

h0 hA

hB A

γˊ ΔA ΔB B

zA

Δ1 Δ2 zB Δ0

O O

图1 静水压强实验原理图

静水压强实验原理如图1所示，相对静止的液体只受重力的作用，处于平衡状态。以p表示液体静压强，表示液体重度，以z表示压强测算点位置高度（即位置水头），流体静力学方程为

pz常数

上式说明

1、在重力场中静止液体的压强p与深度h成线性分布，即

0A0B0B0Apphhpphh--=--

2、同一水平面（水深相同）上的压强相等，即为等压面。因此，水箱液面和测点3、4处的压强（绝对压强）分别为

《水力分析与计算》静水压强计算

《水力分析与计算》静水压强计算

《水力分析与计算》静水压强计算

水力学是研究水的运动规律和水力力学性质的学科，其中水力分析与计算是水力学研究的重要内容之一、在实际工程中，对于水力压力的计算是非常重要的，因为它关系到工程的安全性和稳定性。本文将重点介绍静态水压力的计算方法。

一、静水压强的基本概念

静水压强是指在静止的水体中，由于自身重力作用产生的压力。它是依据流体静力学的基本原理得出的。静水压强与液体的密度和液体所处的深度有关，一般采用以下公式进行计算：

P=γ*h

P为静水压强，单位为帕斯卡（Pa），1Pa等于1N/m²；

γ为液体的密度，单位为千克/立方米（kg/m³）；

h为液体所处的深度，单位为米（m）。

二、静水压强计算的基本步骤

静水压强的计算步骤如下：

1.确定液体的密度，可以通过查阅相关材料或实验数据来获取。

2.确定液体所处的深度，通常是从液体的表面到研究点的垂直距离。

3.将液体的密度和深度代入公式，计算静水压强。

三、静水压强计算的实例分析 以一个长方形水箱为例，假设水箱的长为4米，宽为3米，高为2米。求在水箱底部边缘的静水压强。

1. 确定液体的密度：假设液体是水，其密度为1000千克/立方米（kg/m³）。

2.确定液体所处的深度：水箱底部边缘到水面的垂直距离为2米。

3.计算静水压强：

P=γ*h

=1000*2

=2000帕斯卡（Pa）

四、考虑水压力分布的进一步分析

上述的静水压强计算假设液体的密度均匀分布，并且压力在液体中是均匀分布的。然而，在实际的工程中，由于液体的运动和空气的存在，水压力分布并不是均匀的。

对于了解水压力分布情况，可以通过简单的理论分析和模拟计算来进行。例如，可以使用有限元方法对水压力进行模拟计算，进而得到水压力的分布图。此外，还可以通过风洞实验等手段对水压力进行实际测量，以验证计算的准确性。

总结起来，《水力分析与计算》中静水压强的计算是非常重要的内容。通过掌握静水压强的计算方法，可以准确地评估工程中液体压力对结构的影响，保证工程的安全性和稳定性。此外，了解水压力分布情况也有助于进一步优化工程设计，并预防潜在的问题发生。