《流体力学》流体静力学综合性实验

《流体力学》流体静力学综合性实验

一、实验目的和要求

掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位置水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。

二、实验装置

本实验装置如图1.1所示

图1.1流体静力学综合性实验装置图

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

8.截止阀

9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明：

1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准；

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ＺB 、ＺC 、ＺD

3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。

4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。 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

const γ

p

z =+

或h p p γ+=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

γ—液体容重；

h —被测点的液体深度。

上式表明，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。 利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。

压强水头

γ

p

和位置水头z 之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：h γp ∆=∆

对装有水油（图1.2及图1.3）U 型侧管,在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系： 2

1100h h h γγS w

+==

图1.2 图1.3

据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So 。 四、实验方法与步骤

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1、2、5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.记录仪器号N

O。

及各常数（计入表1.1）

3.量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。

1）打开通气阀6（此时p

o =0），记录水箱液面标高▽

和测管2液面标高▽H（此时▽o =

▽H）;

2)关闭通气阀6及截止阀8，加压使之形成P

o

＞0，测记▽o及▽H；

3）打开放水阀11，使之形成P

o ＜0（要求其中一次

p

B

γ

<0,即▽H＜▽B），测记▽o及▽H

4.测出4号测压管插入小水杯中的深度。

5.测定油比重So。

1）开启通气阀6，测记▽o；

2）关闭通气阀6，打气加压（P

o

＞0），微调放气螺母使U型管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记▽o及▽H（此过程反复进行三次）；

3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（P

o

＜0），使U 型管中的水面与油面齐平（图1.3），测记▽o及▽H（此过程亦反复进行三次）。

表1.1流体静压强测量记录及计算表单位：cm

表1.2油容重测量记录及计算表单位：cm

3

4

五、实验成果及要求

1.记录有关常数。 实验装置台号NO.________ 各测点的标尺读数

▽B = cm ，▽C = cm ，▽D = cm ，γw = 9.8*10-3 N/cm 3

2.分别求出各次测量时A 、B 、C 、D 点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内的任意二点C 、D 的（γ

p

z +

）是否为常数。

3.求出油的容重。

4.测出4号测压管插入小水杯水中深度。 六、实验分析与讨论

1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？

2.当PB<0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。

3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定

O γ。

4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？

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？

6.分析在实验测量过程中产生测量误差的原因，应该采取哪些措施尽量减少误差。