流体力学试验思考题解答全

流体力学课程实验思考题解答流体力学课程实验思考题解答 （一）流体静力学实验（一）流体静力学实验 1 1、、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线同一静止液体内的测压管水头线是根什么线 答测压管水头指答测压管水头指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。从表管水头线指测压管液面的连线。从表1.11.1 的实测数据或实验直接观察可知的实测数据或实验直接观察可知. .同一静止液面的同一静止液面的 测压管水头线是一根水平线。测压管水头线是一根水平线。 2 2、、 当当p B  0时 时. .试根据记录数据确定水箱的真空区域。试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答答以当以当p0 0时时. .第第 2 2 次次 B B 点量测数据点量测数据（表（表 1.11.1））为例为例. .此时此时 pB   0.6cm  0. .相应容器 相应容器 的真空区域包括以下的真空区域包括以下 3 3 三部分三部分 （（1 1）过测压管）过测压管 2 2 液面作一水平面液面作一水平面. .由等压面原理知由等压面原理知. .相对测相对测 压管压管 2 2 及水箱内的水体而言及水箱内的水体而言. .该水平面为等压面该水平面为等压面. .均为大气压强均为大气压强. .故该平面以上由密封的水、故该平面以上由密封的水、 气所占的空间区域气所占的空间区域. .均为真空区域。均为真空区域。 （（2 2）同理）同理. .过箱顶小杯的液面作一水平面过箱顶小杯的液面作一水平面. .测压管测压管 4 4 中该中该 P 平面以上的水体亦为真空区域。平面以上的水体亦为真空区域。 （（3 3）在测压管）在测压管 5 5 中中. .自水面向下深度为自水面向下深度为A  H  0 的一段的一段  水注亦为真空区。这段高度与测压管水注亦为真空区。这段高度与测压管2 2 液面低于水箱液面的高度相等液面低于水箱液面的高度相等. .亦与测压管亦与测压管 4 4 液面高液面高 P 于小水杯液面高度相等于小水杯液面高度相等. .均为均为A  H  0 。。  3 3、、 若再备一根直尺若再备一根直尺. .试采用另外最简便的方法测定试采用另外最简便的方法测定 0 。。 答最简单的方法答最简单的方法. .是用直尺分别测量水箱内通大气情况下是用直尺分别测量水箱内通大气情况下. .管管 5 5 油水界面至水面和油水界油水界面至水面和油水界 面至油面的垂直高度面至油面的垂直高度hw和和ho. .由式由式 whw  o h o . .从而求得从而求得 o 。。 4 4、、 如测压管太细如测压管太细. .对测压管液面的读数将有何影响对测压管液面的读数将有何影响 答设被测液体为水答设被测液体为水. .测压管太细测压管太细. .测压管液面因毛细现象而升高测压管液面因毛细现象而升高. .造成测量误差造成测量误差. .毛细高度毛细高度 由下式计算由下式计算 h  4cos d 式中式中. .为表面张力系数；为表面张力系数；为液体的容重；为液体的容重；d为测压管的内径；为测压管的内径；h为毛细升高。常温为毛细升高。常温 （（t  20C）的水）的水. . 7.28dyn/mm或或 0.073N /m. . 0.98dyn/mm。水与玻璃。水与玻璃 的浸润角的浸润角很小很小. .可认为可认为cos1.0。于是有。于是有 3 h  29.7  h、d单位均为mm d 一般说来一般说来. .当玻璃测压管的内径大于当玻璃测压管的内径大于 10mm10mm 时时. .毛细影响可略而不计。另外毛细影响可略而不计。另外. .当水质不洁当水质不洁 时时. .减小减小. .毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时. .浸润角浸润角较大较大. .其其h较普通较普通 玻璃管小。玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值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。则毛细现象无任何影响。 因为测量高、因为测量高、 低压低压 强时均有毛细现象强时均有毛细现象. .但在计算压差时。相互抵消了。但在计算压差时。相互抵消了。 5 5、、 过过C C点作一水平面点作一水平面. .相对管相对管 1 1、、2 2、、5 5 及水箱中液体而言及水箱中液体而言. .这个水平是不是等压面哪一部这个水平是不是等压面哪一部 分液体是同一等压面分液体是同一等压面 答不全是等压面答不全是等压面. .它仅相对管它仅相对管 1 1、、2 2 及水箱中的液体而言及水箱中的液体而言. .这个水平面才是等压面。因为只这个水平面才是等压面。因为只 有全部具备下列有全部具备下列 5 5 个条件的平面才是等压面个条件的平面才是等压面 （（1 1））重力液体；重力液体； （（2 2））静止；静止； （（3 3））连通；连通； （（4 4））连通介质为同一均质液体；连通介质为同一均质液体； （（5 5））同一水平面同一水平面 而管而管 5 5 与水箱之间不符合条件（与水箱之间不符合条件（4 4））. .因此因此. .相对管相对管 5 5 和水箱中的液体而言和水箱中的液体而言. .该水平面不是等该水平面不是等 压面。压面。 ※※6 6、用图、用图 1.11.1 装置能演示变液位下的恒定流实验吗装置能演示变液位下的恒定流实验吗 答关闭各通气阀答关闭各通气阀. .开启底阀开启底阀. .放水片刻放水片刻. .可看到有空气由可看到有空气由 C C 进入水箱。这时阀门的出流就是进入水箱。这时阀门的出流就是 变液位下的恒定流。因为由观察可知变液位下的恒定流。因为由观察可知. .测压管测压管 1 1 的液面始终与的液面始终与 C C 点同高点同高. .表明作用于底阀上表明作用于底阀上 的总水头不变的总水头不变. .故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小 处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例. .医学上称之为马利奥特容器的变医学上称之为马利奥特容器的变 液位下恒定流。液位下恒定流。 ※※7 7、、该仪器在加气增压后该仪器在加气增压后. .水箱液面将下降水箱液面将下降而测压管液面将升高而测压管液面将升高H H. .实验时实验时. .若以若以p0 0时时 的水箱液面作为测量基准的水箱液面作为测量基准. .试分析加气增压后试分析加气增压后. .实际压强（实际压强（H ）与视在压强）与视在压强H H的相对误的相对误 差值。本仪器测压管内径为差值。本仪器测压管内径为 0.8cm,0.8cm,箱体内径为箱体内径为 20cm20cm。。 答加压后答加压后. .水箱液面比基准面下降了水箱液面比基准面下降了. .而同时测压管而同时测压管 1 1、、2 2 的液面各比基准面升高了的液面各比基准