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）

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

1o o 12

w

h d h h 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. 13

各测点的标尺读数为：

B ?= cm ；

C ?= cm ；

D ?= cm ；

基准面选在 带标尺的测压管0刻度处 ； C z = cm ； D z = 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？

答：由表1-1-1 流体静压强测量记录及计算表 ,选取标尺零点作为静力学基本方程的基准时，可以看出同一静止液体内的任意二点C 、D 的(p

z γ

+)值为常数。

3．求出油的重度。

o γ= 3N/m

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 6h ?= 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 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 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

B

0p γ

H B ?

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 放水阀 11降压(00

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 油珠 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

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：测压管水头=位置水头+压力水头，即测压管水头包括位置水头和压力水头,同 一静止流体内测压管水头线为一水平线。

2．当B 0p <时，静压仪中的真空区域有哪些？

答：由所测数据可得：当B 0p <时，水箱内的真空区域为从带标尺的测压管内的水面到水箱顶，即从▽H= m 到水箱顶的水箱区域。

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定o d 。

答：让水箱与外界连通，即0p =0，记录水面到油水界面的距离水l ，油面到油水界面的 距离油l ，则o d =

油

水l l 。

4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?

答：如测压管太细，测压管内液面的变化很难看清，使读数误差变大； 并且会有毛细管现象，使得管内液面上升而导致实验失败。

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：不是。

1、2及水箱中的液体是同一等压面。 八、心得体会

通过本次试验，我学习并验证了不可压缩流体静力学基本方程，加深了对位置水头、压力水头和测压管头的理解，并进一步加深对真空度的理解。掌握了用液式测压计测量流体静压强的技能。进一步提高了解决静力学实际问题的能力。当然在实验中由于未预习，所以操作不熟练。今后一定要提前预习实验操作流程。