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流体静力学实验报告终结版中国石油大学(华东)流体静力学实验报告实验日期:2011.3■仃成绩: 班级:石工09-8学号:09021374姓名:李陆伟教师:王连英同组者: 李凯蒋光磊实验一、流体静力学实验一、 实验目的掌握用液式测压及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。观察真空度(负压)的生产过程,进一步加深对真空度的理解。测量油的相对密度。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。否 1 101.测压管 ;2.代表吃的测压管 ;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型测压管 ;9.油柱 10.水柱 ;11.减压放水阀 图1-1 流体静力学实验装置图三、实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程。形式一:z+p/r=const (1-1-1a)形式二:P=po+rh (1-1-1b)式中 z—测点在基准面上的位置高度;P—测点的静水压强(用相对压强表示,以下同);Po —水箱中液面的表面压强;r —液体的重度;h —测点的液体深度;有密度测量原理。当U型管中水面与油水界面齐平(见图1-1-2),取油水界面为等压面时,有:Po1=rwh1=roH另当U型管中水面与油面齐平(见图1-1-3),取油水界面为等压面时,有:Po2+rwH=roH(1-1-2)Po2=-rwh2=roH-rwH(1-1-3)由式(1-1-2),式(1-1-3)两式联立可解得:H=h1+h2代入式(1-1-2)可得油的相对密度do为:do=ro/rw=h1/(h1+h2)(1-1-4)根据式(1-1-4),可以用仪器直接测得doAA四、实验要求•记录有关常数实验装置编号No. 各测点的标尺读数为:'、B= 2.1 10-2m; '、C=-2.9 10-2m; —=-5.3 10-2m;基准面选在 测压管2标尺零点所在界了了解一起的组成及其用法,包括:(1) 各阀门的开关。(2) 加压的方法:关闭所有阀门,然后用打气球充气。(3) 减压方法:开启筒底减压放水阀们11放水(4) 检查仪器是否密封:加压后检查测压管1,2,8的夜面高程是否恒定。若下降,则查明原因并加以处理。记录仪器编号及各常数。进行实验操作,记录并处理数据。量测点静压强。(1) 打开通气阀4(此时po=0),记录水箱液面高标▽0和测压管的液面标高▽H(此时▽bH)(2) 打开通气阀4及截止阀7,用打气球加压使po>0测记▽O及Ho(3) 打开减压放水阀11,使po<0(要求其中一次pB<0,即^HCB),测记▽0及厂Ho测出测压管6插入水杯中水的深度。测定油的相对密度do。(1) 开启通气阀4,测记▽0.(2) 关闭通气阀4,用打气球加压(po>0),|微调放气螺母使U型管中水面与液面齐平,测记▽0及厂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(po<0),使U型管中水面与油面相齐平,测记厂0及厂H(此过程反复进行3次)<六、注意事项用打气球加压,减压需缓慢,以防液体溢出及油滴吸附在管壁上。打气后务必关闭加压气球下端的阀门,以防漏气。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Vo/(10-m)测压管2液面味/(10~m)压力水头测压管水头/(10~m)/(10~m)号事H凡/(10~m)/(10~m)Zc+卫C7/(10~m)z+PdZd T/(10讣)Po=0114.014.0011.916.919.314.014.0Po>0113.825.011.222.927.930.313.825.0213.830.016.227.932.935.313.830.0Po<0(其中一次Pb<o)113.910.0-3.97.912.915.313.910.0213.96.0-7.93.98.911.313.96.0313.91.0-12.9-1.13.96.313.91.0表1-2油相对密度测量记录及计算表条件次序水箱液面巳/(10F测压管2液面Vh/(10诂)hi=几一乱/(10^m)hi/(10^m)h2=^0-灯H_2/(10m)h2/(10^m)、化hid°— ——-;'w hi+h2p°>0且u型管中水面与油水交界面齐平113.924.210.310.4X/0.832213.924.410.5313.924.310.4p0£0且U型管中水面与油面齐平113.911.8//2.12.1213.911.82.1313.811.72.1七、问题分析•同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?测压管水头指z+p/丫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.测压管水头线是指测压管液面的连线.从实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线.•当pb<0时,试根据记录数据确定水箱内的真空区域。以p0<0时,第二次B点测量数据俵1-1)为例,此时pB/丫=.6cm<0才目应容器的真空区域包括以下三部分:过测压管液面(△h=1.2cn做一水平面,由等压原理知,相对测压管及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水/气所占的空间区域,均为真空区域.同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,真空测压管中,该平面以上的区域也是真空区域.在U形测压管5中,自水面向下深度为12.8cm的一段水柱也是真空区.这段高度与测压管液面低于水箱液面的高度相等,亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等,均为12.8cm.•若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定do。最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下,U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho,由式YwhwYoh(从而求得do.4.如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响?一般说来,当玻璃测压管内径大于10mm时,毛细管影响可以忽略不计,另外,当水质不好时,减小,毛细高度较纯净水也减小,当采用有机玻璃管作为测压管时,浸润角(较大,其h较普通玻璃小.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.因为测量高低压强时均有毛细现象,在计算压差时,相互抵消了■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?不全是等压面,它仅相对于1,2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面.因为只有全部具备下列 5个条件的平面才是等压面(1)重力液体(2)静止(3)连通(4)连通介质为同一均匀液体(5)同一水平面.而管5与水箱之间不符合条件(4),因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面.八、心得体会通过这次试验,让我更深刻的体会到了流体静力学的奥妙,也验证了流体在重力作用下的平衡作用,很好的将基本理论与实验联系起来,也对相关公式有了更深的理解,更再次体会到了团队合作的重要性,在此,也谢谢指导老师! ; ZC=-2.9 102m; ZD=-5.3 10-2m;2.分别求出各次测量时,A、B、C、D点的压强,并
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