流体静力学例题
示范题解析
例1-1压力的测量
为测量某密闭容器内气体的压力，在容器外部接一双液U管做压差计，如本题附图所示。指示液1为密度
1
=880kg/m3的乙醇水溶液，指示液2为密度2
=830kg/ m3的煤油。已知扩大室直径为D=170mm，U管直径d=6mm，读数
R=0.20m。试求：
（1）容器内的表压力p。若忽略两扩大室的液面高度
差，则由此引起的压力测量的相对误差为多少？
（2）若将双液U管微压差计改为普通U管压差计，指
示剂仍用
1
=880kg/m3的乙醇水溶液，则压差计读数
R’为多少?
(3)若读数绝对误差为±0.5mm，则双液U管微压差计和
U管压差计读数的相对误差各为多少？
解：（1）若容器内压力P（表压）取截面1-1’为等压
面，则
P 1=P
1
’
由静力学方程式得p
1=p+（h
1
+R）
2
g
P1’=h
2
g+R g
以上三式联立，得
P=R（
1-
2
）g+（h
2
-h
1
）
2
g
（1）
式中，h
2=h
1
+h。由于开始时两扩大室中所充的煤油量相同，故1-2管段内的煤
油量h内的煤油量相等，即
πd2R=πD2h 于是 h=R
故h
2=h
1
+R
(2)
将式（2）代入式（1）得
P=R（
1-
2
+
2
）g
=0.20×【880-830+（）2×830】×9.81Pa =100.1Pa（表压）
若忽略两扩大室的液面高度差，即h
1≈h
2
，则由式（1）得容器内压力为
P=R（
1-
2
）g
=0.20×（880-830）×9.81Pa
=98.1Pa（表压）
于是，由于忽略扩大室液面高度差引起压力测量的相对误差为
×100%=﹣2.0%
（2）U管压差计的读数R‘
由流体静力学方程得
P=R‘
1
g
R‘==m=0.0116m=11.6mm
（3）双液U管微压差计与U管压差计读数的相对误差分别为
双液U管微压差计×100%=±0.25%
U管压差计×100%=±4.3%
讨论：（1）当被测压力或压力差很小时，采用U管压差计测量的读数可能会很小，读数的相对误差很大，为减小测量误差，可选用双液U管微压差计代替U 管压差计，因此应根据不同场合选择合适的压差计；
（2）双液U管压差计的测量精度，取决于所选择的双指示液的密度差，二者的密度差越小，其获得的R越大，测量误
差越小。
例1-2容器内液位和密度的确定
采用本题附图所示的双U管压差计测量某容器内的
液位，指示液为水银，从U管压差计上读得
h1=29.5mm，h2=40mm，a=100mm，试求容器内的液位H 及液体的密度。
解：设容器内液面上方压力为p
，以中间U管左侧支管的交界面为基准平面，列流体静力学方程得
P 0+（H-a+h
1
）g=p
+h
1A
g
由此可得= (1)
再列出外U管左侧支管交界面上的静力学方程，得
P 0+（H+h
2
）g=P
+h
2A
g
由此得=
（2）
式（1）与（2）联立可得
=
即 H==mm=381mm=0.381m
由式（2）得
=
A
=×13600kg/m3=1292 kg/m3
讨论：本题求解的关键是正确选择等压面。
例1-3液封高度的计算
采用水蒸气蒸馏法提取某植物中的挥发油成分时，蒸馏塔顶蒸汽经冷凝后得到挥发油和水的混合物，在油水分离器中利用相对密度差进行相分离，如本题附
图所示。在操作条件下，挥发油的密度
1
=850 kg/m3，水的密度=1000
kg/m3，试求：
（1）油、水相界面到油出口A的最大高度h
（2）为什么排水的倒U管上不必须通大气？
（3）当油水分离器中的液面高于倒U管顶部10m
时，会产生什么现象？
解：（1）设油、水分界面到挥发油出口距离为
h，根据流体静力学方程有
H
1
g+（3.2-h）g=2.8g
故h==m=2.67m
（2）水在倒U管中流动排出时，管内会产生真空，出现虹吸现象，使油水分离器中的液体被倒U管吸空，因此在倒U管顶部开一个通大气的孔，可防止虹吸现象发生。
（3）当油水分离器中液面高出倒U管顶部10m时，油水分离器内的压力大于倒U管出口处的压力，使得油水从大气孔和水出口处一起排出，因此倒U管应保持适宜高度，才能保证出口只排出水面不出油
讨论：在设计本题所示的油水分离器时，应该注意：（1）油水分离器的液面与倒U管应保持适宜高度；（2）为防止发生虹吸现象，在倒U管顶部应开一个通大气的孔。
例1-4静压力与浮力的关系
将直径为d、高为h的短圆柱形物体浸没于密度为的静止液体中，如本题附图所示。已知液面上方维持大气压Pa，液面距圆柱体顶面的垂直距离为H，试求此圆柱体受到的总静压力。
解：根据静压力的特点，圆柱物体各表面上所受
的静压力均垂直于表面上。分别将各表面上的静
压力在其相应的表面上求面积分，然后相加即可
得圆柱物体所受的总静压力。
在水平方向上，由等压面的性质及圆柱体的对
称性可知，水平方向的任一高度处，作用在圆柱
体侧面上的静压力相互抵消，故静压力在水平方
向的面积分即总静压力为零。
在垂直方向上，设圆柱体顶面受到的静压力为
P1，底面受到的静压力为P2，则根据流体静力学
方程，有
P 1=P
a
+gH
P2=P1+gh=Pa+g（H+h）
圆柱体所受到的总静压力（方向为垂直向上）为P=（2-1）πd2/4=ghπd2/4
=gV
式中，V=πd2/4为圆柱体的体积。
讨论：（1）由以上计算可知，浸没于流体中的物体所受的总静压力等于物体排开的液体的质量，根据阿基米德定律，此即为浮力；
（2）既然物体在流体中所受的浮力与所受的静压力是一回事，因此在分析流体中国的物体受力时，考虑了总静压力就不能再考虑浮力，反之亦然。
如果浸入的物体改为直径d的球形物体，则其受到的总压力应如何计算？
大学实验流体静力学
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告实验日期：成绩： 班级：石工10-12班学号：姓名：宋胜教师：王连英同组者：邓向飞 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。 图1-1 流体静力学实验装置图 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； 型测压管； 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）零读数为基准。 （2）仪器铭牌所注B ?，C ?，D ?系测点B ，C ，D 的标高。若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则B ?，C ?，D ?亦成为C 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 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一： p z γ +=const （1-1-1a ） 形式二： P=P 。+γ （1-1-1b ） 式中 z---测点在基准面以上的位置高度； P —测点的静水压强（用相对压强表示，一下同）； P 。--水箱中液面的表面压强； γ--液体的重度； h —测点的液体深度； 2.油密度测量原理。 当u 形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： P 01=w γ=0γH (1-1-2) 另当U 形管中水面与油面平齐（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有： P 02+W γH=0γH 即 P 02=-w γh 2=0γH-W γH (1-1-3) 图1-2 图1-3
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：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
流体静力学实验实验报告
《流体力学与水泵实验》实验报告 开课实验室：重庆大学第二实验楼A栋流体力学实验室年月日 教师签名： 年月曰 、实验目的 1、验证静力学的基本方程 2、学会使用测压管与 U形测压计的量测技能 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量 二、实验原理 流体静压强具有两个基本特性： 静压强的方向垂直并指向受压面；静止流体中任一点的静压强大小与其作用面的方位无关，只与 该点位置有关。 ⑴静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等，即： Z+p/ P g=c 在重力作用下，静止流体中任一点的静压强P也可以表示为： P=P o+ p gh 上式表示，静止液体中，任意点的静压强p随淹没深度h按线性规律变化。 (2)等压面连续的同种介质中，静压强值相等的个点组成的面称为等压面。 (3)绝对压强与相对压强 绝对压强与相对压强的关系为: P=Pabs-Pa
三、使用仪器、材料 使用仪器：盛会密闭容器、连通管、测压管、U形测压管、真空测压管、通气阀、截止阀、加压打气球、减压阀等 使用材料：油、水 四、实验步骤 (1)熟悉一起的结构和使用方法，包括以下内容。 阀门的开启与关闭，加压，减压，检查仪器密闭状况 (2)记录仪器编号及各点标高，确定测试准面。 仪器编号: 测点标高: A B、C点相对于带Z标尺测压管2的零点高程(为仪器铭牌标注) ▽ A= 2.1 cm ▽ B= -2.9 cm , ▽ C= -5.9 cm 测点位能: 以容器C点所在的水平面为基准面，单位重量流体具有的位置势能为: Z A= 8 cm, Z B= 3 cm, Z C= 0 cm -3 水的容重：丫 = 9.807 X 10 N /cm3 ⑶ 测量各点静压强 ①关闭阀11,开启通气阀6，此时p o=O。记录水箱液面标高▽0和测管2液面标高^ 2， ②关闭通气阀6和截止阀8,捏压加压打气球 7,加压使p o>O,测记▽ 0 及 2 (加压三次) ③关闭通气阀6和截止阀8,开启减压放水阀11,使p o
流体静力学习题课
1. 解析法 解题步骤 解： ①求静水总压力 由图a 知，矩形闸门几何形心面积23m 2m 1.5m bh A =?==代入公式A ρgh P C =，得 图a h C C b 2m h/2h h 1C =+=58.8kN 3m 2m 9.8m/s 1kg/m A ρgh P 223C =???== 解题步骤 ②求压力中心 2m h l C C ==因代入公式面积惯距 433C 1m 2m 1.5m 12 1 bh 121I =??== A l I l l C C C D + =，得 2.17m 2m 1.5m 2m 1m 2m A l I l l 4 C C C D =??+=+=而且压力中心D 在矩形的对称轴上。 C D b l C l D h C
闸门形心点在水下的深度 解题步骤 解：故作用在闸门上的静水总压力 α d a αy h c c sin 2sin ??? ? ? +==4 π2 d ρgh P c =2065N 45.014.3sin6025.019.810002 =?? ??? ? ?+??=ο a d α y y C D C D h C P （1）总压力 解题步骤 设总压力的作用点离水面的倾斜角距离为y D ，则由y D 与y c 关系式得 a d α y y C D C D h C P 4π264π224 d d a d d a A y I y y C C C D ? ?? ? ?++??? ? ?+=+ =013m .025m .1+=26m .1=（2）总压力作用点
由题意分析可知，当水面超过1m 时，静水压力的作用点刚好位于转动轴的位置处。于是，要求转动轴的位置，就是要求静水压力的作用点的位置。解题步骤 解： A l I l l c C C D + =可利用公式 进行求解 解题步骤 矩形断面的3 12 1bH I c =bH A =其中b 为闸门的长度 所以， m H bH bH l D 8.25 .2125.25.25.22 312 1=?+=?+=即转动轴0-0应位于水面下2.8m 处。 因为m h l H c 5.21232=+=+=l C l D
流体静力学实验报告
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。 图1-1 流体静力学实验装置图 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 型测压管 ； 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）零读数为基准。 （2）仪器铭牌所注B ?，C ?，D ?系测点B ，C ，D 的标高。若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准，则B ?，C ?，D ?亦成为C 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 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。 形式一： p z γ +=const （1-1-1a ） 形式二： P=P 。+γ （1-1-1b ） 式中 z---测点在基准面以上的位置高度； P —测点的静水压强（用相对压强表示，一下同）； P 。--水箱中液面的表面压强； γ--液体的重度； h —测点的液体深度； 2.油密度测量原理。 当u 形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： P01=w γ=0γH (1-1-2) 另当U 形管中水面与油面平齐（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有： P02+W γH=0γH 即 P02=-w γh2=0γH-W γH (1-1-3) 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. 12 各测点的标尺读数为： B ?= 2.1 -210m ?； C ?= -2.9 -210m ?； D ?= -5.9 -210m ?； 基准面选在 测压管的0刻度线处 ； C z = -2.3 -210m ?； D z = -5.9 -210m ?； 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
流体静力学实验报告 中国石油大学
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期：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：填空 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，进一步提高解决静力学实际问题的能力。 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. 加压打起球； 6. 真空测压管；
7. 截止阀 ；8. U 形测压管 ；9. 油柱 ； 10. 水柱 ；11. 减压放水阀 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 标尺（测压管2） 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 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： z+p/γ=const （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）
第2章流体静力学复习思考题
1 第二章 流体静力学 复习思考题 1. 静止流体中，任一点压强的大小与 无关。 2. (A) 受压面的方位 (B) 该点的位置 (C) 流体的种类 (D) 重力加速度 3. 重力作用下液体静压强基本方程式为 。 4. (A) z p d d ρ-= (B) z g p d d ρ-= (C) z g p d d -= (D) z g p d d ρ= 5. 静止流体中存在有 。 6. (A) 压应力 (B) 压应力和拉应力 (C) 压应力和切应力 (D) 压应力、拉应力和切应力 7. 欧拉平衡微分方程为 。 8. (A) )d d d (d z Z y Y x X p ++-=ρ (B) )d d d (d z Z y Y x X p ++=ρ 9. (C) )d d d (d z Z y Y x X g p ++-= (D) )d d d (d z Z y Y x X g p ++= 10. C p z =+γ表明在静止液体中，所有各点 均相等。 11. (A) 测压管高度 (B) 位置高度 (C) 测压管水头 (D) 位置水头 12. 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差，水银面高差为40mm ，则压差为 kp a 。 13. (A) (B) (C) (D) 14. 静止油面（油面上为大气压）下0.6m 深度处的相对压强为 kp a (油的密度为800kg/m 3 )。 15. (A) (B) (C) (D) 16. 已知大气压p 0 =105 N/m 3 ，若某点的真空压强为105 p a ，则该点的绝对压强为 p a 17. (A) 105 (B) 105 (C) 105 (D) 105 18. 倾斜放置的平板，其形心淹没深度h c 与静水压力中心的淹没深度h d 的关系为h c h d 。 19. (A) > (B) < (C) = (D) 不能确定 20. 表面积为Ａ的曲面，其静水总压力在x 方向的分量为 。 21. (A) A gh c ρ (B) x xc A gh ρ (C) z c A gh ρ (D) z xc A gh ρ 22. 压力体内 。 23. (A) 必定充满液体 (B) 肯定没有液体 (C) 至少部分有液体 (D) 可能有液体，也可能无液体 24. 半径为R 的半球壳倒盖在玻璃板上，从球壳顶部的小孔向球壳内注满密度为ρ的液体，当球壳自 重G 足够大时，液体不会从玻璃板与球壳之间的缝隙中漏出，如果G < ρg R 3 ，则液体将从缝隙中漏出。 25. (A) 4/3 (B) 2/3 (C) 1/3 (D) 1 26. 相对压强的起算点是 。 27. (A) 绝对真空 (B) １个标准大气压 (C) 当地大气压 (D) 液面压强 28. 垂直放置的矩形平板闸门，闸前水深3m ，静水总压力的作用点到水面的距离为 。 29. (A) 1.0m (B) 1.5m (C) 2.0m (D) 2.5m 30. 在液体中潜体所受浮力的大小与 。 31. (A) 潜体的密度成正比 (B) 液体的密度成正比 (C) 潜体的密度成反比 (D) 液体的密度成反 比 32. 绝对压强p abs 、相对压强p r 、真空压强p v 和当地大气压p a 之间的关系是 。
流体静力学中国石油大学流体力学实验报告
实验一、流体静力学实验 、实验目的：填空 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，进一步提高解决静力学实际问题的能力。 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型测压管：9. 油柱： 10. 水柱：11._ 减压放水阀 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标尺(测压管2)零读数为基准； 2?仪器铭牌所注\、B、、'- 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，贝U v B、'- c、'- D亦为Z B、z c、Z D; 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: (1-1-1a) 形式之二： p 二P o h (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； P o——水箱中液面的表面压强； ——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 P oi =(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 P o2+?H =Y°H 即
第2章 流体静力学自测题-推荐下载
第2章 流体静力学自测题 一、思考题 2.1 流体静压强有哪两个特性? 2.2 流体平衡微分方程的物理意义是什么？2.3 什么是等压面？等压面有什么特性? 2.4 重力场中液体静压强的分布规律是什么?2.5 静止液体中等压面为水平面的条件是什么?2.6 相对静止液体的等压面是否为水平面？为什么? 2.7 什么是绝对压强、相对压强、真空度？它们之间有何关系？2.8 压力表和开口测压计测得的压强是绝对压强还是相对压强绝？ 2.9 盛有某种液体的敞口容器作自由落体运动时，容器壁面上的压强等于多少？ 2.10 压力中心D 和受压平面形心C 的位置之间有什么关系？在什么情况下D 点和C 点重合？2.11 如何确定作用在曲面上液体总压力水平分力和垂直分力的大小、方向和作用线的位置？1.12 什么是压力体？如何确定压力体的范围和垂直分力的作用方向？ 二、选择题 2.1相对压强的起算基准是 。（C ） （A ）绝对真空 （B ）1个标准大气压 （C ）当地大气压 （D ）液面压强 2.2 金属压力表的读值是 。（C ）（A ）绝对压强 （B ）绝对压强加当地大气压（C ）相对压强 （D ）相对压强加当地大气压 2.3 某点的真空压强为65000Pa ，当地大气压为0.1MPa ，该点的绝对压强为 。（C ） （A ）65000 Pa （B ）55 000 Pa （C ）35 000 Pa （D ）165000 Pa 2.4 绝对压强与相对压强p 、真空压强、当地大气压之间的关系是 。（C ） ab p v p a p （A ） （B ）v ab p p p +=v ab p p p +=（C ） （D ）ab a v p p p -=a v p p p +=2.5 在封闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为 。（C ） （A ）p 1>p ２> p 3 （B ）p 1=p ２= p 3 （C ）p 1
重大流体力学实验1(流体静力学实验)
《流体力学》实验报告 开课实验室：年月日 学院年级、专业、班姓名成绩 课程名称流体力学实验 实验项目 名称 流体静力学实验 指导教 师 教师 评语教师签名： 年月日 一、实验目的 1、验证静力学的基本方程； 2、学会使用测压管与U形测压计的量测技能； 3、理解绝对压强与相对压强及毛细管现象； 4、灵活应用静力学的基本知识进行实际工程测量。 二、实验原理 流体的最大特点是具有易动性，在任何微小的剪切力作用下都会发生变形，变形必将引起质点的相对运动，破坏流体的平衡。因此，流体处于静止或处于相对静止时，流体内部质点之间只体现出压应力作用，切应力为零。此应力称静压强。静压强的方向垂直并指向受压面，静压强大小与其作用面的方位无关，只与该点位置有关。 1、静力学的基本方程静止流体中任意点的测压管水头相等，即：z + p /ρg=c 在重力作用下， 静止流体中任一点的静压强p也可以写成：p=p + ρg h 2、等压面连续的同种介质中，静压强值相等的各点组成的面称为等压面。质量力只为重力时， 静止液体中，位于同一淹没密度的各点的静压强相等，因此再重力作用下的静止液体中等压面是水平面。若质量有惯性时，流体做等加速直线运动，等压面为一斜面；若流体做等角速度旋转运动，等压面为旋转抛物面。 3、绝对压强与相对压强流体压强的测量和标定有俩种不同的基准，一种以完全真空时绝对压强 为基准来计量的压强，一种以当地大气压强为基准来计量的压强。
三、使用仪器、材料 使用仪器：盛水密闭容器、连通管、U 形测压管、真空测压管、通气管、通气阀、截止阀、加 压打气球、减压阀 材 料：水、油 四、实验步骤 1、熟悉一起的构成及其使用方法； 2、记录仪器编号及各点标高，确立测试基准面； 测点标高a ?=1.60CM b ?=-3.40CM c ? =-6.40CM 测点位能a Z =8.00CM b Z = 3.00CM c Z =0.00CM 水的容重为a=0.0098N/cm 3 3、测量各点静压强：关闭阀11，开启通气阀6，0p =0，记录水箱液面标高0?和测管2液面标高2?（此时0?=2?）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p > 0，测记0?及2?（加压3次）；关闭通气阀6和截止阀8，开启减压放水阀11，使0p < 0（减压3次，要求其中一次，2?< 3?），测记0?及2?。 4、测定油容量 （1）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，加压打气球7，使0p > 0，并使U 形测压管中的油水界面略高于水面，然后微调加压打气球首部的微调螺母，使U 形测压管中的油水界面齐平水面，测记0?及2?，取平均值，计算 0?-2?=H 1。设油的容重为r ，为油的高度h 。由等压面原理得：01p =a H=r h （1.4） a 为水的容重 （2）开启通气阀6，使0p =0，即测压管1、2液面与水箱液面齐平后再关闭通气阀6和截止阀8，开启放水阀11减压，使U 形管中的水面与油面齐平，测记0?及2?，取平均值，计算0?-2?=H 2。得：02p =-a H 2=(r-a)h （1.5） a 为水的容重 式（1.4）除以式（1.5），整理得：H 1/ H 2=r/(a-r) r= H 1a/( H 1+ H 2)
流体静力学例题
示范题解析 例1-1压力的测量 为测量某密闭容器内气体的压力，在容器外部接一双液U管做压差计，如本题附图所示。指示液1为密度 1 =880kg/m3的乙醇水溶液，指示液2为密度2 =830kg/ m3的煤油。已知扩大室直径为D=170mm，U管直径d=6mm，读数 R=0.20m。试求： （1）容器内的表压力p。若忽略两扩大室的液面高度 差，则由此引起的压力测量的相对误差为多少？ （2）若将双液U管微压差计改为普通U管压差计，指 示剂仍用 1 =880kg/m3的乙醇水溶液，则压差计读数 R’为多少? (3)若读数绝对误差为±0.5mm，则双液U管微压差计和 U管压差计读数的相对误差各为多少？ 解：（1）若容器内压力P（表压）取截面1-1’为等压 面，则 P 1=P 1 ’ 由静力学方程式得p 1=p+（h 1 +R） 2 g P1’=h 2 g+R g 以上三式联立，得 P=R（ 1- 2 ）g+（h 2 -h 1 ） 2 g （1） 式中，h 2=h 1 +h。由于开始时两扩大室中所充的煤油量相同，故1-2管段内的煤 油量h内的煤油量相等，即 πd2R=πD2h 于是 h=R 故h 2=h 1 +R (2) 将式（2）代入式（1）得
P=R（ 1- 2 + 2 ）g =0.20×【880-830+（）2×830】×9.81Pa =100.1Pa（表压） 若忽略两扩大室的液面高度差，即h 1≈h 2 ，则由式（1）得容器内压力为 P=R（ 1- 2 ）g =0.20×（880-830）×9.81Pa =98.1Pa（表压） 于是，由于忽略扩大室液面高度差引起压力测量的相对误差为 ×100%=﹣2.0% （2）U管压差计的读数R‘ 由流体静力学方程得 P=R‘ 1 g R‘==m=0.0116m=11.6mm （3）双液U管微压差计与U管压差计读数的相对误差分别为 双液U管微压差计×100%=±0.25% U管压差计×100%=±4.3% 讨论：（1）当被测压力或压力差很小时，采用U管压差计测量的读数可能会很小，读数的相对误差很大，为减小测量误差，可选用双液U管微压差计代替U 管压差计，因此应根据不同场合选择合适的压差计； （2）双液U管压差计的测量精度，取决于所选择的双指示液的密度差，二者的密度差越小，其获得的R越大，测量误 差越小。 例1-2容器内液位和密度的确定 采用本题附图所示的双U管压差计测量某容器内的 液位，指示液为水银，从U管压差计上读得
流体静力学实验报告石油大学
流体静力学实验报告石油 大学 Final approval draft on November 22, 2020
中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告 实验日期： 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： 填空 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 静力学实际问题 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. 加压打起球 ； 6. 真空测压管 ； 7. 截止阀 ； 8. U 形测压管 ； 9. 油柱 ； 10. 水柱 ；11. 减压放水阀 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 标尺（测压管2） 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 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： z+p/γ=const （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；
大学工程流体力学实验-参考答案
流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室二○○六年静水压强实验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 ，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。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2．当p B 0 时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 p B 0 ，相应容器的真空区域包括以下三个部分： （1）过测压管2 液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2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、气所占区域，均为真空区域。 （2）同理，过箱顶小不杯的液面作一水平面，测压管 4 中，该平面以上的水体亦为真 空区域。 （3）在测压管5 中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4 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0 。 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5 油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0 ，由式w h w 0h0 ，从而求得0 。4．如测压管太细，对于测压管液面的读数将有何影响？ 设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体容量；d 为测压管的内径；h 为毛细升高。常温的水， 0.073N m ，0.0098N m3。水与玻璃的浸润角很小，可以认为cos 1.0。 于是有 h 29.7 d （h 、d 均以mm 计） 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10 mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质 不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机下班玻璃作测压管时，浸润角较大，其h 较普通玻璃管小。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，但在计算压差时，互相抵消了。 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，它仅相对管1、2 及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5 个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5 与水箱之间不符合条件（4），相对管5 和水箱中的液体而言，该水平面不是水平面。
流体力学例题
第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ
第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ
第一 流体力学静力学复习题
第一流体力学静力学复习题 一、概念 1、流体与固体的区别与联系？ 2、流体质点与流体分子的区别与联系？ 3、连续性假定的内容与意义？ 4、流体的主要力学性质有哪些？ 5、动力粘度与运动粘度的定义及物理意义是什么？二者有什么区别和联系？判断流体的流动性用哪种粘度？ 6、作用在流体上的力有哪些？各自的方向如何？重力、磁场力、惯性力、摩擦力、压力各属于什么力？ 7、根据流体性质确定的常用力学模型有哪几种？ 8、流体静压强有哪些特性？并证明。 9、流体静压强位置水头、测压管水头和压强水头的图示方法，习题2-6和2-7。 10、压强的计算基准有哪些？它们之间有什么关系？ 11、压强的量度单位及其相互之间的换算。 12、什么是牛顿型流体？牛顿粘性定律得表达式是什么？为什么速度梯度等于直角变形速率？
δ 二、计算 1、上下两平行圆盘，直径均为d ，两盘间间隙厚 度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固 定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M 的 表达式。 2、已知ω=16rad/s ， δ=1mm ，R=0.3m,H=0.5m,μ=0.1Pa.s ，求：作用于圆锥体的阻力矩 3、有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为： 试求渠底y=0处的切应力τ0。 4、教材13页，习题1-7 5、教材49页习题2-33，已知h 2,求h 或已知h 求h 2. 6、教材49页习题2-34 。 为水深，为水的动力粘性系数为水的容重式中0.5m h y ., =μγ???? ??-μγ=,2002.02y hy u
7、教材49页习题2-35，(1)、两根工字梁受力相等时，求安装位置；（2）、三根工字梁均匀安装时，各工字梁受到的力的大小。 8、习题2-37、2-38，2-45，2-46，2-48
(完整版)工程流体力学习题及答案
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念，流体质点是指：（a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒； （c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子，且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 （d ） 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（a ）切应力和压强；（b ）切应力和剪切变 形速度；（c ）切应力和剪切变形；（d ）切应力和流速。 解：牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =，而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ，故d d t γ τμ=。 （b ） 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是：（a ）m 2 /s ；（b ）N/m 2 ；（c ）kg/m ；（d ）N·s/m 2 。 解：流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 （a ） 【1.4】 理想流体的特征是：（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 解：不考虑黏性的流体称为理想流体。 （c ） 【1.5】当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为：（a ）1/20 000；（b ） 1/1 000；（c ）1/4 000；（d ）1/2 000。 解：当水的压强增加一个大气压时，其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 （a ） 【1.6】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（a ）能承受拉力，平衡时 不能承受切应力；（b ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力；（c ）不能承受拉力，平衡时不能承受切应力；（d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 解：流体的特性是既不能承受拉力，同时具有很大的流动性，即平衡时不能承受切应力。 （c ） 【1.7】下列流体哪个属牛顿流体：（a ）汽油；（b ）纸浆；（c ）血液；（d ）沥青。 解：满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 （a ） 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气，621.14610m /s υ-=?水，这说明：在运动中（a ）空气比水的黏性力大；（b ）空气比水的黏性力小；（c ）空气 与水的黏性力接近；（d ）不能直接比较。 解：空气的运动黏度比水大近10倍，但由于水的密度是空气的近800倍，因此水的黏度反而比空气大近50倍，而黏性力除了同流体的黏度有关，还和速度梯度有 关，因此它们不能直接比较。 （d ） 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体：（a ）分子热运动；（b ）分子间内聚力；（c ）易变形 性；（d ）抗拒变形的能力。解：液体的黏性主要由分子内聚力决定。 （b ）第 2章 流体静力学 选择题：
水静力学考试题参考资料
1 一、简答题 1 静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？ 2 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？ 4 图示一密闭水箱，试分析水平面A －A ，B －B ，C －C 是否皆为等压面？何谓等压面？等 压面的条件有哪些？ 图1.5 图4 5 一密闭水箱（如图）系用橡皮管从C 点连通容器Ⅱ，并在A 、B 两点各接一测压管问。 （1） AB 两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB 两点压强是否相等？ （2） 把容器Ⅱ提高一些后，p 0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？ 7.图中矩形面板所受静水总压力的作用点是否与受压面的形心点 O 重合？ 图1.7 图1.8 8.三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 ？
2 10、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 p a 和 p b 。若两容器内水深相等，则 p a 和p b 的关系为 ( 1) p a > p b (2) p a < p b (3) p a = p b (4) 无法确定 11、液体中某点的绝对压强为100kN/m 2，则该点的相对压强是多少？ 12、图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1 ，则 A 、B 两测压管中的液面哪一个高？ 2 试分析图中压强分布图错在哪里？ 图2 6. 什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？ 9.绘出图中的受压曲面AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 二、计算题 1．图示左边为一封闭容器，盛有密度 ρ1＝ρ2＝1000kg/m 3 的水，深度 h 1 = 3 m 。容器侧 壁装有一测压管，H = 0.5 m 。右边为敞口盛水容器，水深 h 2=2.2 m 。求中间隔板 A 、B 、C 三点的压强。 2.已知：一圆柱形容器，直径D ＝1.2m ，完全充满水，顶盖上在r 0＝0.43m 处开一小孔，敞开测压管中的水位a ＝0.5m ，问此容器绕其立轴旋转的转速n 多大时，顶盖所受的静水总压力为零？ 3、求图中圆弧形闸门AB 所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m ，板宽B ＝2m 。 闸G ==1m
流体静力学实验报告
汕头大学实验报告 学院:工学院系:机电系年级:15 姓名:董东启学号:2015124014 成绩: 实验一流体静力学实验 一、实验目的 （1）、掌握测压管的计量方法，计算液体（水）内部的A、B、C 三点的静压强，进一步明确流体静力能量方程的几何意义。 （2）、掌握U 型测压计及多管式测压计的计量方法，计算有限容器内的气体压强，进而测定重度未知的液体（酒精）和气体（空气）的重度。 （3）、通过对压强的计量，进一步明确流体力学中的压强单位。 二、实验原理 （1）、实验装置图如下： （2）、原理及计算公式： a、大水箱内空气绝对压强P’>Pa 的获得: 一定质量的气体，在等温变化的情况下，有：P’1V1=P’2V2=Const。当大水箱上的小孔开时，即大水箱与大气相通，此时大小水面相平，且P’1=Pa。封闭小孔，则大水箱内气体质量为一定。小水箱上升时，使小水箱的水流到大水箱去，使大水箱的容积减少，即有 V2 d、有限容器内气体压强 用U 型测压计时：用相对压强表示：P=(z11-z12) γ1=hbγ1 用多管式测压计时： 用相对压强表示：P=【（z1-z2）+（z3-z4）】γ1－（z2-z3）γ2 】γ1 当忽略空气重度影响时：P=【（z1-z2）+（z3-z4） e、气体重度计算： γ=0.4625（P’/T）N/m3 P’=Pa+（z7-z8）γ4 mmHg T=273+t K f、重度未知的液体的重度的测定： 根据有限容器内气体压强处处相等的原理，在U 型测压计中：P=h3γ3=h6γ1γ3=【（z11-z12）/（z5-z6）】γ1 N/m3 三、实验注意事项 1、在使小水箱上升或下降时，一定要抓住手摇曲柄不能放松，并且要时刻观察U 型计中的液体变化（在P’>Pa 时）或测压管中水位降低（在P