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（1-1b ）

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 ?=-2.9cm ；

D ?=-5.9cm ；

基准面选在测压管2标尺零点刻度处；C z = -2.9cm ；D z =-5.9cm ；

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*1033N/m

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。6h ?=5.78cm 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

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(00>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

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。