中国石油大学流体力学实验报告

中国石油大学（流体力学）实验报告
实验日期：2012-2-15 成绩：
班级：学号：姓名：教师：
同组者：
实验一、流体静力学实验
一、实验目的
1．掌握用液式测压计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）的产生过程，进一步加深对真空度的理解；
4．测定油的相对密度；
5．通过对诸多流体静力学现象的实验分析，进一步提高解决实际问题
的能力。

二、实验装置
1、在图1-1-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称
本实验的装置如图所示。

1. 测压管；
2. 带标尺的测压管；
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形测压管；9. 油柱；
10. 水柱 ；11. 减压放气阀
图1-1-1 流体静力学实验装置图
2、说明
1．所有测管液面标高均以 测压管2标尺 零读数为基准；
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B z 、C z 、D z ；
3．本仪器中所有阀门旋柄 均 以顺 管轴线为开。

三、实验原理 在横线上正确写出以下公式
1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 形式之一：
const p
=+
γ
z （1-1-1a ）
形式之二：
h p p γ+=0 （1-1
b ）
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——液体重度；
h ——被测点的液体深度。

2. 油密度测量原理
当U 型管中水面与油水界面齐平（图1-1-2），取其顶面为等压面，有
01w 1o p h H γγ== （1-1-2）
另当U 型管中水面和油面齐平（图1-1-3），取其油水界面为等压面，则有
02w o p H H γγ+= 即
02w 2o w p h H H γγγ=-=- （1-1-3）
h 1
w
h 2
图1-1-2 图1-1-3
由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：
21h h H += 代入式（1-1-2）得油的相对密度o d 2
11
0h h h w +=
=
γγ （1-1-4） 根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得o d 。

四、实验要求 填空
1．记录有关常数 实验装置编号No. 6
各测点的标尺读数为：
B ∇= 2.1 cm ；
C ∇= -2.9 cm ；
D ∇= -5.9 cm ；
基准面选在 测压管2标尺零点刻度处 ； C z = -2.9 cm ；
D z = -5.9 cm ；
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
止液体内的任意二点C 、D 的(p
z γ
+)是否为常数？
3．求出油的重度。

o γ= 8.20*103 3N/m 4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。

6h ∆= 5.78 cm 5．完成表1-1-1及表1-1-2。

五、实验步骤
填空
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 加压打气球 充气； 3）减压方法
开启筒 减压放水阀 11放水； 4）检查仪器是否密封
加压后检查 测压管 l 、2、8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．记录仪器编号、各常数。

3．实验操作，记录并处理实验数据，见表1-1-1和表1-1-2。

4．量测点静压强。

1)打开通气阀4(此时00=p )，记录 水箱液面 标高0∇和测管2液面标高H ∇(此时0H ∇=∇)；
2)关闭 通气阀 4及截止阀8，加压使之形成00p >，测记0∇及H ∇；
3)打开 减压放水阀 11，使之形成00<p (要求其中一次B 0p
γ
<，
即H B ∇<∇)，测记0∇及H ∇。

5．测出测压管6插入小水杯中的深度。

6．测定油的相对密度o d 。

1)开启通气阀4，测记0∇；
2)关闭 通气阀 4，打气加压(0
0>p )，微调放气螺母使U 形管
中水面与油水交界面齐平(图1-1-2)，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(00<p )，使U 形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记00<p (此过程亦反复进行3次)。

六、注意事项（填空）
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；打气后务必关闭打气球下端阀门，以防漏气。

2．在实验过程中，装置的 气密性 要求保持良好。

表1-1-1 流体静压强测量记录及计算表
表1-1-2 油相对密度测量记录及计算表
5
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?
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
2．当
B 0
p 时，静压仪中的真空区域有哪些？
答：有三部分：
（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理可知相对测压管2及水箱内的水体而言，该平面为等压面，压强为大气压强，故该平面以上密封
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，在测压管6中，该平面以上的水体为真空区域.
（3）在测压管8中，从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6液面高于小水杯液面
高度相等.
3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定
o
d。

答:关闭空气阀截止阀，用打气球加压使测压管液面高于水箱液面，U型管中的油面高于水面。

读出测压管的高度h0，U型管水面高度h1,用直尺读出油面高于水面的高度h3。

d0=h3/（h0-h1）
4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?
答:若测压管太细则会出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，影响实验结果。

5．过C点作一水平面，相对管1、2、8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，它仅相对管中1、2及水箱中的液面而言，这个水平面才是等压面；相对于等压面8和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。

八、心得体会
做了通过这次实验，我不仅掌握了使用液式测压计测量流体静压强的技能和方法，而且也验证了不可压缩流体静力学基本方程，观察了真空度的产生过程和方法，加深了对真空度，表压力以及绝对压力的理解，也学会了测定油品相对密度的方法,提高了自己的动手能力，从而进一步提高解决实际问题的能力。