静水压强量测实验

一、静水压强量测实验（一）目的要求l=J掌握用测压管测量流体静压强的技能；l=J验证不可压缩流体静力学基本方程；3、 测定另一种液体的重率；4、 要求掌握U形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。（二）实验设备静水压强测试仪2 5i6_2i皿Y油静水压强测试仪2 5i6_2i皿Y油Y水1实验设备如下图所示。（三）实验步骤及原理1、打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强p等于大气压强p。那么开0 a口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。=12、关闭通气孔，将开口筒向上提升到一定高度。水由开口筒流向密封箱，并影响其它测压管。密封箱中空气的体积减小而压强增大。待稳定

=1后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差/这个水柱高度h也等于—，而Up0-pa2 匕—V2及七-V2形管两液面的压差也应等于 。p—p0a3、如果将开口筒向下降到一定高度，使其水面低于密封箱中的水面，则密封箱中的水流向开减小，此时p0<pa，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度：口筒。因此，密封箱中的空气的体积增大而压强=i口筒。因此，密封箱中的空气的体积增大而压强=ip—p%广0=V—V=V—V2 12 34、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A的绝对压强。pA设A点在密封箱水面以下的深度为h0A在1号管和3号管水面以下的深度为h1A和h3；则：pa=p0+yhQA=pa+Y（V1—V2）+YhoAa0 0Aa 1 2 0a=p+yh=p+yha1Aa3A5、由于连通管和U形管反映着同一的压差,故有：p0-pa=（V3-V2）='顷5*4）=K七-V6）由此可以求得另一种液体的容重':Yy'=yV3-V2=yV7-V6。V5—V4 V5—V4（四）注意事项1、首先检查密封箱是否漏气（检查方法自己考虑）。2、开口筒向上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一定要用手拧紧左边的固定螺丝，以免开口筒向下滑动。（五）量测与计算静水压强仪编号;实测数据与计算（表1.1、表1・2）。算序项 目PU>paPU<Pa*位庙12121匕一七*3—▽2=V7-V6笨2p=p+y(v「-V)3uP.=y■a / 6(V-V一)+h…一4A 1 2 UAP:=P+P.5A a Ap-p=y(V/V)=丫'(V-v)6U a / 6 5 4th0A.（六）回答问题1、第1、2、3号管和4、6号管，可否取等压面？为什么？2、第1、4、6号管和1、3号管中的液面，是不是等压面？为什么？二、动量方程验证实验（一） 实验目的1、 测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。2、 将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。（二） 实验原理应用力矩平衡原理如图2.1所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。力矩平衡方程:flGL，F四FL=GLF1TOC\o"1-5"\h\z1 LG-砝码重量；%-砝码力臂。式中：F-射流作用力G-砝码重量；%-砝码力臂。图2.1 力矩平衡原理示意图恒定总流的动量方程为£F=p0a,V-a,V）22 11若令仪—a,且只考虑其中水平方向作用力，则V^,VX,2 1可求得射流对平板和曲面的作用力公式为：V-管嘴流速；…射流射向平板或F—pQV（1-cos以）式中：Q-V-管嘴流速；…射流射向平板或时，a=时，a=90。」，时a=135。时a=180。JF平=P^V。f平水流对平板的冲击力F=pQV(1-cos135。)=1.707pQV=1.707F平F=pQV(1-cos180)=2pQV=2F平（三）实验设备实验设备及各部分名称见图2.2,实验中配有.=90。平面板和。=135。及a=180。的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。（四）实验步骤1、 记录管嘴直径和作用力力臂。2、 安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态（杠杆支点上的气泡居中）3、 启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平

图2.2 动量原理实验仪图2.2 动量原理实验仪i=j板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录祛码质量和力臂L。l=J4、 用体积法测量流髦用以计算甘l=J5、 将平面板更换为曲面板（Q&及a18。）,测（a=135。及a=18U。）量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。6、关闭抽水机，将水箱中水排空，祛码从杠杆上取下，结束实验。（五）注意事项l=j1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水

l=j二、动量方程验证实验器，以保证水箱循环水充足。2、 测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。二、动量方程验证实验器，以保证水箱循环水充足。2、 测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。3、 测流量一般测两次取平均值，以消除误l=j

wl=j

wl=j

w差。（六）实验成果及要求1、 有关常数。喷管直径d=cm，作用力力臂l=7cm, 实验装置台号：2、 记录及计算（见表2.1）。表2.1：计录及计算表测次体积cm3时间s流量cm3/s平均流量cm3/s流速cm/s冲击板角度a砝码重量NX10-5t力臂L1cm实测冲击力F立实NX10-5理论计算冲击力F理NX10-53、成果分析:'将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。（七）思考题1、 巳与f理有差异，除实验误差外还有什么原因？实理2、 实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？三、孔口与管嘴流量系数验证实验（一） 实验目的1、 了解孔口流动特征，测定孔口流速系数甲和流量系数M2、 了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数U。H（二） 实验原理当水流从孔口出流时，由于惯性的作用，水流在出孔口后有收缩现象，约在05,处形成收缩断面c-c。收缩断面c-c的面积A与孔口的面积A的比值8称为收缩系数。应用能量方程可推得孔口流量计算公式如下-—或 -—Q*啊&2gH Q=uA己gHl=Jl=J

w式中，甲为流速系数，.为流量系数，H为孔口中心点以上的作用水头。已知收缩系数^和流速系数甲或流量系数.可求得孔口流量。本实验将根据实测的流量等数据测定流速系数或流量系数"。l=Jl=J

wV 日l=J

w当水流经管嘴出流时，由于管嘴内部的收缩断面处产生真空，等于增加了作用水头，使得管嘴的出流大于孔口出流。应用能量方程可推得管嘴流量计算公式如下l=J

wQ=甲Aj2gH小Q=rAf2gHl=j

w式中，甲为流速系数，日为流葺系数，甲日，H为管嘴中心点以上的作用水头。已知流速紊数甲或流量系数“可求得管嘴流量。本实验将根据实测〃l=j

w的流量等数据测定流速系数。或流量系数“。甲 Hn n

根据系统理论和实验研究各系数有下列数值孔口e根据系统理论和实验研究各系数有下列数值孔口e=0.63〜0.64中=0.97〜0.98r=0.60〜0.62管嘴平=r=0.82由于收缩断面位置不易确定，以及观测误差等原因，本实验设备所测的数据只能逼近上述数据。图3.1孔口管嘴实验仪图3.1孔口管嘴实验仪（三）实验设备实验设备与各部分名称如图3.1所示。（四）实验步骤1、 熟悉仪器，记录孔口直径d和管嘴直径d，记录孔口中心位置高程V和水孔口液面高程v管嘴2、 启动抽水机，打开进水开关，使水进入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。3、 关闭孔口和管嘴，观测与管嘴相连的压差计液面是否与水箱水面齐平。若不平，则需排气调平。4、 打开管嘴，使其出流,压差计液面将改变，当流动稳定后，记录压差计各测压管液面，用体

积法或电子流量计测量流量。5、 关闭管嘴，打开孔口，使其出流，当流动稳定后，用游标卡尺测量孔口收缩断面直径，用体积法或电子流量计测量流量。6、 关闭水泵，排空水箱，结束实验。（五）注意事项1、 量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。2、 测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。3、 测流量一般测两次取平均值，以消除误差。（五）注意事项1、 量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。2、 测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。3、 测流量一般测两次取平均值，以消除误差。4、 少数测压管内水面会有波动现象。应读取波动水面的最高与最低读数的平均值。i=jI三」I三」I三」i==i|三」（六）实验成果及要求1、 有关常数。孔口直径d= cm、管嘴直径d二cm、孔口中心孔位置高程v= cm、水箱液面高程v= c赤实验装置台号：2、 记录及计算（见表3.1、表3・2）。表3.1 孔口实验记录及计数表测次体积W时间T流量Q平均流量Q平均水头H收缩断