流体静力学实验报告

中国石油大学（华东） 流体静力学 实验报告

实验日期： 2011/9/28 成绩：

班级： 测控09-2 学号：---------- 姓名：------- 教师：王连英

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1-1所示。

2. 4. 通气阀 ；5. 加压打气球 ；6. 真空测压管 ； 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+形式二：p=

p

=const （1-1-1a）

p

+ 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

----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平齐（见图1-1-2），取油水界面为等压面时，有：

p= h1=

01

w

H （1-1-2） H

H—

另当U形管中水面与油水液面齐平（见图1-1-3），取油水界面为等压面时，有： 即：

p+

02

w

H=

p

02

=—

h=

w

2

w

H （1-1-3）

由式（1-1-2）、式（1-1-3）两式联立可解得： H=

h+h

1

2

d 为： = d=

h h

代入式（1-1-2）可得油的相对密度

00

1

（1-1-4）

2

w

1

根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得

d

。

图1-2 图1-3

四、实验要求

1．记录有关常数 实验装置编号

各测点的标尺读数为：

B 10-2m； C 10-2m； D 10-2m；

基准面选在带标尺的测压管零点所在水平面；zC 10-2m；zD 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静止液体内的任意二点C、D的(z

p

)是否为常数？

3．求出油的重度。 5．完成表1-1及表1-2。 五、实验步骤

3 o= N/m-2

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 h6= 4.15 10m

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）减压方法：开启桶底减压放水阀11放水。

（4）检查仪器是否密封：加压后检查测压管1，2，8的液面高度是否恒定。若下降，则表明漏气，应查明原因并加以处理。 2、记录仪器编号及各常数。

3、进行实验操作，记录并处理实验数据（见表1-1-1和表1-1-2）。 4、量测点静压强。 （1）打开通气阀4（此时 =0），记录水箱液面标高 和测压管2的液面标高（此0

▽

时

▽= ▽

H

）。

H

▽及 ▽。

（3）打开减压放水阀11，使 <0（要求其中一次 <0，▽ <▽），测记 ▽及▽ 。

（2）关闭通气阀4及截止阀7，用打气球加压使 >0，测记

H

B

H

5、测出测压管6插入小水杯中水的深度。 6、测定油的相对密度。 （1）开启通气阀4，测记 0

▽

（2）关闭通气阀4，用打气球加压（>0），微调放气螺母使U形管中水面与油水界面齐平（见图1-1-2），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，然后开启减压放水阀11降压（<） ,使U形管中的水面与油面齐平（见图1-1-3），测记及（此过程亦反复进行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。

表1-1 水箱液面 实验条件 次序 测压管2液面

流体静压强测量记录及计算表 测压管水头

压力水头

pA

0 /(10 m)13.15 13.10 13.06 13.20 13.16 13.00

2

H /(10 m)13.25 23.80 32.40 4.80 8.35 0.52

2

γ

= H 0 2

pB

γ

= H B 2

pC

γ

= H C 2

pD

γ

= H D 2

zC +

pC

γ

zD +

pD

γ

/(10 m)

/(10 m)11.15 21.7 30.3 2.7 6.25 -1.58

/(10 m)16.15 26.7 35.3 7.7 11.25 3.42

/(10 m)19.15 29.7 38.3 10.7 14.25 6.42

/(10 m)13.25 23.80 32.40 4.80 8.35 0.52

2

/(10 m)13.25 23.80 32.40 4.80 8.35 0.52

2

p0 = 0 p0 > 0 p0 < 0( 其 中 一 次

1 1 2 1 2 3

0.10 10.70 19.34 -8.40 -4.81 -12.48

pB < 0 )

表1-2 水箱液面 条件 次序 且U 1 2 3 1 2 3 测压管2液面

油相对密度测量记录及计算表

h1 = H 0 /(10 m)18.6 11.67 18.63 2

h1/(10 m) 2

h2 = 0 H /(10 m) 2

h2/(10 m) 2

0 /(10 m)12.95 19.92 12.93 13.00 12.95 12.90

2

H /(10 m)31.55 31.59 31.56 9.65 9.52 9.50

2

do =

γo γw

=

h1 h1 + h 2

p0 > 0

型管中水面与 油水交界面齐 平

16.3 0.828 3.35 3.43 3.4 3.39

p0 < 0

且U

型管中水面与 油面齐平

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：测压管水头线是指测压管液面的连线，实验过程中观察可知，同一静止液体内的测压管水头线是一根水平线。

2．当pB 0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。

答：当PB／γ=－1.58<0时,容器的真空区域包括三个部分： （1）过测压管做一个水平面，测压管内的液体与水箱内的液体构成等压面（等压原理），都是大气压，该平面以上的密封部分为真空区域。

（2）过箱顶小水杯液面做一水平面，高于该平面的部分同样为真空区域。

（3）在U型测压管中，水下的一段水柱也是真空区域，这段高度也测压管液面低于水箱液面的高度相等。

而且，由实验现象知上面三段液柱的高度是相等的。 3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定do。

答：用直尺分别测量在通大气的情况下，U型测压管的油水界面到水面和油面的垂直高度h和ho。根据公式γh=γoho。从而得到d0。

4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?

答：当玻璃测压管内径大于10mm时，毛细管影响忽略不计。因为测压管在高压强和低压强时它们都会产生毛细现象，在计算压强差时相互抵消了。若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。

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：对管1、2、5及水箱中液体而言，管1、2及水箱中液体液面是等压面，管5及水箱中液体液面不是等压面。等压面满足五个条件1.重力作用2.连通3.静止状态4.液体介质为同一均匀液体5.同一水平面。管5及水箱中液体介质不是同一均匀液体故不是等压面。 八、心得体会

通过这次实验，我对流体静力学产生了更大的兴趣，期间老师为我们演示了虹吸实验和一段历史故事，理论与实际的完美结合，有助于巩固知识，增强动手能力，还有和同学之间的配合，分工合作，互相促进。