石油大学工程流体力学_流体静力学实验

中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）工程流体力学工程流体力学实验报告实验报告 实验日期：实验日期：成绩：成绩： 班级：班级： A A学号：学号： B B姓名：姓名： C C教师：教师： D D 同组者：同组者： 实验一、流体静力学实验实验一、流体静力学实验 一、实验目的一、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、实验装置二、实验装置 本实验的装置如图1-1所示。 1.测压管；2.带标尺的测压管；3.连通管； 4.通气阀；5.加压打气球；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 图图1-11-1流体静力学实验装置图流体静力学实验装置图 说明： （1）所有测压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的标高。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z B,zc,zD。 （3）本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。 三、实验原理三、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： p z  const (1-1-1a)  形式二： p  p 0 h（1-1-1b） 式中z——测点在基准面以上的位置高度； p——测点的静水压强（用相对压强表示，以下同）； p 0 ——水箱中液面的表面压强； ——液体的重度； h——测点的液体深度。 2．油密度测量原理。 当U形管中水面与油水界面齐平（见图1-2），取油水界面为等压面时，有 p 01  wh1  0 H (1-1-2) 另当U形管水面与油面齐平（见图1-3）,取油水界面为等压面时，有： p 02  w H  0 H 即 p 02   wh2  0 H  w H（1-1-3） 由式(1-1-2) 、式（1-1-3）两式联立可解得： H  h 1  h 2 代入式（1-1-2）可得油的相对密度d 0 为： h 1d 0 0（1-1-4）  w h w  h 2 根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外的尺子）直接测得d 0 。 图图1-21-2图图1-31-3 四、实验要求四、实验要求 1．记录有关常数实验装置编号No. 2 各测点的标尺读数为：  D = -5.910-2m； B = 2.110-2m； C = -2.910-2m； 基准面选在 测压管2零点所在水平面 ；z C = -2.910-2m；z D = -5.910-2m； 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 p 静止液体内的任意二点C、D的(z )是否为常数？  答：以p0 0的第一组数据为例计算。 p A  H  0 ，得由  w p A  w ( H  0 ) 10009.8(16.40 12.30)102 4.018102Pa 同理： p B  w ( H  B ) 10009.8(16.40  2.1)1021.401103Pa p C  w ( H  C ) 10009.8[16.40  (2.9)]1021.891103Pa p D  w ( H  D ) 10009.8[16.40  (5.9)]102 2.185103Pa 进而可求得其他各次测量时，A,B,C,D点的压强。 选测压管2零刻度所在水平面为基准，则： p z C C 2.919.30 16.40cm  p z D D 5.9 22.30 16.40cm  由上式计算结果可以看出同一静止液体内的任意二点C、D的(z  p  )为常 数。 3．求出油的重度。 o = 8.252×103N/m3 答：由表1-1数据： h h h 13 12.6312.5512.55 h 1 111212.58cm 33 h h 22  h 23 2.35 2.40 2.33 h 2 21 2.36cm 33  o h 1 12.58102 d 0  0.842  w h 1  h 2 12.58102 2.36102  o  o  g  d o  w  g  0.84210009.8  8.252103N /m3 4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。h 6 = 4.3610-2m 答：由测量数据 0 12.00cm, H 16.36cm。 则h 6   H  0 16.36 12.00  4.36cm 5．完成表1-1及表1-2。 五、实验步骤五、实验步骤 1．了解仪器的组成及其用法，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）减压方式：开启筒底减压放水阀11放水。 （4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1，2,8的液面高程是否恒定。 若下降，则表明漏气，应查明原因并加以处理。 2．记录仪器编号及常数。 3．进行实验操作，记录并处理实验数据（见表1-1及表1-2）。 4．量测点静压强。 （1）打开通气阀4（此时p 0 =0），记录水箱液面标高 0 和测压管2的液面 标高 H（此时  0   H ）。 （2）关闭通气阀4及截止阀7，用打气球加压使p 0  0，测记 0 及 H。 （3）打开减压放水阀11，使p 0 0（要求其中一次p B  0,即 H   B ）, 测记 0 及 H 。 5．测出测压管6插入小水杯的深度。 6．测定油的相对密度d o 。 （1）开启通气阀4，测记 0 。 （2）关闭通气阀4，用打气球加压（p 0  0），微调放气螺母使U形管中水 面与油水界面齐平（见图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，然后开启减压放水阀 11降压（p 0 0） 使U形管中的水面与油面齐平（见图1-3），测记 0 及 H （此过程亦反复 进行3次）。 六、注意事项六、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 气后务必关闭加压打气球下端的阀门，以防漏气。 2．在实验过程中，装置的气密性要求保持良好。 实验条件次序 水箱液面  0 /(10 m) 2 测压管2液 面 H/(10 m) 2 表表1-11-1流体静压强测量记录及计算表流体静压强测量记录及计算表 压力水头 p A 测压管水头 p C    H  0 2 p B    H 