中國(guó)石油大學(xué)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)-流體靜力學(xué)

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）工程流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期： 成績(jī)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 歐翔 教師： 同組者： 實(shí)驗(yàn)一 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用液式測(cè)壓計(jì)測(cè)量流體靜壓強(qiáng)的技能；2驗(yàn)證不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程，加深對(duì)位置水頭、壓力水頭和測(cè)壓管水頭的理解；3觀察真空度（負(fù)壓）的產(chǎn)生過(guò)程，進(jìn)一步加深對(duì)真空度的理解；4測(cè)定油的相對(duì)密度；5通過(guò)對(duì)諸多流體靜力學(xué)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)分析，進(jìn)一步提高解決靜力學(xué)實(shí)際問(wèn)題的能力。二、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)的裝置如圖1-1所示。1.測(cè)壓管；2.帶標(biāo)尺的測(cè)壓管；3.連通管；4.通氣閥；5.加壓打氣球；6.真空測(cè)壓管；7.截止閥；8.U形測(cè)壓管；9.油柱；10.水柱；11.減壓

2、放水閥 圖1-1 流體靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖說(shuō)明：（1）所有測(cè)壓管液面標(biāo)高均以標(biāo)尺（測(cè)壓管2）零讀數(shù)為基準(zhǔn)；（2）儀器銘牌所注B,C,D系測(cè)點(diǎn)B,C,D的標(biāo)高。若同時(shí)取標(biāo)尺零點(diǎn)作為靜力學(xué)基本方程的基準(zhǔn)，則B,C,D 亦為zB,zc,zD；（3）本儀器中所有閥門(mén)旋柄均以順管軸線(xiàn)為開(kāi)。三、實(shí)驗(yàn)原理1在重力作用下不可壓縮流體靜力學(xué)基本方程。形式一： (1-1a)形式二： （1-1b）式中 測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)面以上的位置高度； 測(cè)點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)（用相對(duì)壓強(qiáng)表示，以下同）；水箱中液面的表面壓強(qiáng)； 液體的重度； 測(cè)點(diǎn)的液體深度。2油密度測(cè)量原理。當(dāng)U形管中水面與油水界面齊平（見(jiàn)圖1-2），取油水界面為等壓面時(shí)，有 (1-

3、2)另當(dāng)U形管水面與油面齊平（見(jiàn)圖1-3）,取油水界面為等壓面時(shí)，有：即 （1-3）由式(1-1-2) 、式（1-1-3）兩式聯(lián)立可解得：代入式（1-1-2）可得油的相對(duì)密度為： （1-4）根據(jù)式（1-4），可以用儀器（不用另外尺）直接測(cè)得。圖1-2 圖1-3四、實(shí)驗(yàn)要求1記錄有關(guān)常數(shù) 實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)No. 14 各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)為：= 2.1 ；= -2.9 ；= -5.9 ；基準(zhǔn)面選在 測(cè)壓管2零點(diǎn)所在水平面 ；= -2.9 ；= -5.9 ；2分別求出各次測(cè)量時(shí)，A、B、C、D點(diǎn)的壓強(qiáng)，并選擇一基準(zhǔn)驗(yàn)證同一靜止液體內(nèi)的任意二點(diǎn)C、D的()是否為常數(shù)？答：（1）時(shí) 由，得同理：（2）的第一組

4、數(shù)據(jù)：由，得同理：的第二組數(shù)據(jù)：由，得同理：（3）的第一組數(shù)據(jù)：由，得同理：的第二組數(shù)據(jù)：由，得同理：的第三組數(shù)據(jù)：由，得同理：由上式計(jì)算結(jié)果可以看出同一靜止液體內(nèi)的任意二點(diǎn)C、D的()為常數(shù)。3求出油的重度。 = 8.33103 答：由表1-1數(shù)據(jù)：4測(cè)出6#測(cè)壓管插入小水杯水中深度。 = 5.20 答：由測(cè)量數(shù)據(jù)。則五、實(shí)驗(yàn)步驟1了解儀器的組成及其用法，包括：1）各閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。2）加壓方法：關(guān)閉所有閥門(mén)（包括截止閥），然后用打氣球充氣。3）減壓方式：開(kāi)啟筒底減壓放水閥11放水。4）檢查儀器是否密封：加壓后檢查測(cè)壓管1，2,8的液面高程是否恒定。若下降，則表明漏氣，應(yīng)查明原因并加以處理。2記

5、錄儀器編號(hào)及常數(shù)。3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1-1及表1-2）。4量測(cè)點(diǎn)靜壓強(qiáng)。1）打開(kāi)通氣閥4（此時(shí)=0），記錄水箱液面標(biāo)高和測(cè)壓管2的液面標(biāo)高（此時(shí)）。2）關(guān)閉通氣閥4及截止閥7，用打氣球加壓使，測(cè)記及。3）打開(kāi)減壓放水閥11，使0（要求其中一次,即）,測(cè)記及。5測(cè)出測(cè)壓管6插入小水杯的深度。6測(cè)定油的相對(duì)密度。1）開(kāi)啟通氣閥4，測(cè)記。2）關(guān)閉通氣閥4，用打氣球加壓（），微調(diào)放氣螺母使U形管中水面與油水界面齊平（見(jiàn)圖1-2），測(cè)記及。（此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行3次）。3）打開(kāi)通氣閥4，待液面穩(wěn)定后，關(guān)閉所有閥門(mén)，然后開(kāi)啟減壓放水閥11降壓（0） ，使U形管中的水面與油面齊平（見(jiàn)圖1-3

6、），測(cè)記及（此過(guò)程亦反復(fù)進(jìn)行3次）。六、注意事項(xiàng)1用打氣球加壓、減壓需緩慢，以防液體溢出及油珠吸附在管壁上。打氣后務(wù)必關(guān)閉加壓打氣球下端的閥門(mén)，以防漏氣。2在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置的氣密性要求保持良好。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表1-1 流體靜壓強(qiáng)測(cè)量記錄及計(jì)算表實(shí)驗(yàn)條件次序水箱液面測(cè)壓管2液面壓強(qiáng)水頭測(cè)壓管水頭113.1013.10011.0016.0019.0013.1013.10113.1018.004.9015.9020.9023.9018.0018.00213.1021.808.7019.7024.7027.7021.8021.80（其中一次）113.0011.30-1.709.2014.2017.

7、2011.3011.30212.957.40-5.555.3010.3013.307.407.40312.90 1.80-11.10-0.304.707.701.801.80表1-2 油相對(duì)密度測(cè)量記錄及計(jì)算表?xiàng)l件次序水箱液面測(cè)壓管2液面且U型管中水面與油水交界面齊平112.9031.8018.9018.830.850212.9031.6018.70312.9031.8018.90且U型管中水面與油面齊平112.909.653.253.32212.909.603.30312.909.503.40八、問(wèn)題分析1同一靜止液體內(nèi)的測(cè)壓管水頭線(xiàn)是根什么線(xiàn)?答：測(cè)壓管水頭為，同一基準(zhǔn)面各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭高

8、度相同，所以測(cè)壓管水頭線(xiàn)為一水平線(xiàn)。2當(dāng)時(shí)，試根據(jù)記錄數(shù)據(jù)確定水箱內(nèi)的真空區(qū)域。答：當(dāng)時(shí)，由的第一組數(shù)據(jù)，測(cè)壓管2的液面的壓強(qiáng)即為外界大氣壓壓強(qiáng)，沿其做一水平面，則水箱中該水平面以上區(qū)域即為真空區(qū)域。3若再備一根直尺，試采用另外最簡(jiǎn)便的方法測(cè)定。答：（1）打開(kāi)通氣閥，待液面穩(wěn)定（2）過(guò)油水界面做一水平等壓面，用尺子測(cè)量U形測(cè)壓管左側(cè)該水平面以上液柱的高度，及右側(cè)油的高度，（3）由等壓面上壓力相等得：，即。4如測(cè)壓管太細(xì)，對(duì)測(cè)壓管液面的讀數(shù)將有何影響?答：如果測(cè)壓管太細(xì)，則由于毛細(xì)現(xiàn)象明顯，玻璃具有親水性，而導(dǎo)致測(cè)壓管液面的讀數(shù)偏大。5過(guò)C點(diǎn)作一水平面，相對(duì)管1、2、8及水箱中液體而言，這個(gè)水平

9、面是不是等壓面?哪一部分液體是同一等壓面?答：等壓面的定義為：在同一種連續(xù)的靜止流體中，靜壓力相等的各點(diǎn)所組成的面。而管8中的液體不與其他的管和水箱中的液體相連，即不連續(xù)，而且管8中的液體也不是同一種液體，所以這個(gè)水平面不是等壓面。管1、2和水箱中的液體對(duì)這一平面是等壓面。6.該儀器在加氣增壓后，水箱液面將下降而測(cè)壓管液面將升高H,實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以P0=0時(shí)的水箱液面作為測(cè)量基準(zhǔn)，試分析加氣增壓后，實(shí)際壓強(qiáng)（H+）與視在壓強(qiáng)H的相對(duì)誤差值。本儀器測(cè)壓管內(nèi)徑為0.810-2m,箱體內(nèi)徑為2010-2m。答：加壓后，水箱液面比基準(zhǔn)面下降了而同時(shí)測(cè)壓管1、2的液面比基準(zhǔn)面上升了H。由水量平衡原理有： 則有： 本實(shí)驗(yàn)儀器 d=0.8cm D=20cm 故 于是相對(duì)誤差值為 ,故可忽略不計(jì)。 對(duì)單根測(cè)壓管的容器若有D/d10或?qū)筛鶞y(cè)壓管的容器D/d7時(shí)，可使0.01。7.測(cè)壓管和液面計(jì)有何區(qū)別？答：測(cè)