流体静力学实验-2

中国石油大学（华东）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流体静力学实验装置图说明：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、、为B、C、D的标高；3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。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：形式二：2.油密度测量原理当U型管中水面与油水界面齐平（图2），取其顶面为等压面，有：另当U型管中水面和油面齐平（图3），取其油水界面为等压面，则有：即图2图3由(2)、(3)两式联解可得：代入(2)式得油的相对密度：根据式(4)，可以用仪器直接测得。四、实验要求1．记录有关常数实验装置编号No.13各测点的标尺读数为：=2.1；=-2.9；=-5.9；基准面选在测压管标尺零点所在平面；=；=；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()是否为常数？答：是常数3．求出油的重度。=8467.24．测出6#测压管插入小水杯水中深度。=4.055．完成表1-1及表1-2。五、实验步骤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。4．量测点静压强。（1）打开通气阀4，记录水箱液面标高和测压管2的液面标高（此时）。（2）关闭通气阀4及截止阀7，用打气球加压使p0>0，测记及。（3）打开减压放水阀11，使p0<0（其中一次pB<0，即），测记及。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do。（1）开启通气阀4，测记；（2）关闭通气阀4，打气加压(p0>0)，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平（图2），测记及（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(p0<0)，使U形管中的水面与油面齐平（图3），测记及（此过程亦反复进行3次）。表1-1流体静压强测量记录及计算表实验条件次序水箱液面测压管2液面压力水头测压管水头112.7012.70010.6015.6018.60112.7032.0019.3029.9034.9037.90212.7024.6011.9022.5027.5030.50（其中一次）112.509.30-3.207.2012.2015.20212.457.30-5.155.2010.2013.20312.401.05-11.35-1.053.956.95表1-2油相对密度测量记录及计算表条件次序水箱液面测压管2液面且U型管中水面与油水交界面齐平112.4024.9512.5512.550.864212.4024.9012.50312.4025.0012.60且U型管中水面与油面齐平112.3510.501.851.92212.3010.351.95312.3010.351.95六、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。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：以大气压强为标准大气压的水平线。2．当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。答：以测压管做水平面，水平面以上的是真空区域。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。答：测量水面与测压管液面的高度差。4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？答：若测压管太细会存在毛细管现象。由于水对玻璃是浸润的，而油对玻璃不浸润，如果玻璃管太细，会使水面的读数比实际值偏大，而油面读数比实际值偏小。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？答：不是。左侧1，2测压管相对于此水平面是等压面。因为满足条件：连通，同种液体，绝对静止。而U形管8，由于其中的液体并不是同种液体，故不是等压面。6．该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为，箱体内径为。答：半径比为：，由于，则有：，故，即，则。相对误差为1.001