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：2011.3.17 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

四、实验要求

1．记录有关常数 实验装置编号No.

各测点的标尺读数为：

B ∇= 2.1 -210m ⨯；

C ∇= -2.9 -210m ⨯；

D ∇= -5.3

-210m ⨯；

基准面选在 测压管2标尺零点所在界面 ； C z = -2.9 -210m ⨯；

D z = -5.3 -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静止液体内的任意二点C 、D 的(p

z γ

+

)是否为常数？

依据表1-1所得数据，为常数

3．求出油的重度。 o γ= 8.154*1000 3N/m 4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 6h ∆= 3.5 -210m ⨯

6h ∆=H ∇—0∇=17.2-13.7=3.5cm

5．完成表1-1及表1-2。

五、实验步骤

1.了了解一起的组成及其用法，包括： （1）各阀门的开关。

（2）加压的方法：关闭所有阀门，然后用打气球充气。 （3）减压方法：开启筒底减压放水阀们11放水

（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降，则查明原因并加以处理。 2.记录仪器编号及各常数。

3.进行实验操作，记录并处理数据。

4.量测点静压强。

（1）打开通气阀4（此时po=0），记录水箱液面高标▽0和测压管的液面标高▽H （此时▽o =▽H ）

（2）打开通气阀4及截止阀7，用打气球加压使po>0,测记▽o 及▽H 。

（3）打开减压放水阀11，使po<0(要求其中一次pB<0,即▽H<▽B),测记▽0及▽H 。 5.测出测压管6插入水杯中水的深度。 6.测定油的相对密度do 。 （1）开启通气阀4，测记▽0.

（2）关闭通气阀4，用打气球加压（po>0）,|微调放气螺母使U 型管中水面与液面齐平，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（po<0），使U 型管中水面与油面相齐平，测记▽0及▽H （此过程反复进行3次）。

六、注意事项

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。打气后务必关闭加压气球下端的阀门，以防漏气。

2.在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。

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?

测压管水头指z+p/γ,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.测压管水头线是指测压管液面的连线.从实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线.

2．当

B 0

p 时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。

以p0<0时,第二次B点测量数据(表1-1)为例,此时

pB/γ=-0.6cm<0,相应容器的真空区域包括以下三部分:

(1)过测压管液面(Δh=1.2cm)做一水平面,由等压原理知,相对测压管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,真空测压管中,该平面以上的区域也是真空区

域.

(3)在U形测压管5中,自水面向下深度为12.8cm的一段水柱也是真空区.这段高度与测压

管液面低于水箱液面的高度相等,亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等,均为12.8 cm.

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定

o

d。

最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下,U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho,由式γwhw=γoho,从而求得do.

4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?

一般说来,当玻璃测压管内径大于10mm时,毛细管影响可以忽略不计,另外,当水质不好时,σ减小,毛细高度较纯净水也减小,当采用有机玻璃管作为测压管时,浸润角θ较大,其h较普通玻璃小.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,在计算压差时,相互抵消了

.

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,它仅相对于1,2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面.因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面(1)重力液体(2)静止(3)连通(4)连通介质为同一均匀液体(5)同一水平面.而管5与水箱之间不符合条件(4),因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面.

八、心得体会

通过这次试验，让我更深刻的体会到了流体静力学的奥妙，也验证了流体在重力作用下的平衡作用，很好的将基本理论与实验联系起来，也对相关公式有了更深的理解，更再次