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，进一步提高解决实际问题   的能力。

二、实验装置 

1、在图1-1-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称 

本实验的装置如图所示。

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.   减压放气阀   

图1-1-1  流体静力学实验装置图

2、说明  

1．所有测管液面标高均以测压管2标尺   零读数为基准；

2．仪器铭牌所注、、系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学基本方程   的基准，则、、亦为、、；

3．本仪器中所有阀门旋柄 均以顺 管轴线为开。

三、实验原理   在横线上正确写出以下公式

1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程

形式之一：

                （1-1-1a）

形式之二：

                            （1-1b）

式中  ——被测点在基准面以上的位置高度；

——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；

——水箱中液面的表面压强；

——液体重度；

——被测点的液体深度。

2. 油密度测量原理

当U型管中水面与油水界面齐平（图1-1-2），取其顶面为等压面，有

                           （1-1-2）

另当U型管中水面和油面齐平（图1-1-3），取其油水界面为等压面，则有

即

                       （1-1-3）

图1-1-2                                  图1-1-3

由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：

代入式（1-1-2）得油的相对密度                  （1-1-4）

根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得。

四、实验要求  填空

1．记录有关常数                                    实验装置编号No. 6 

各测点的标尺读数为：

=  2.1  ；   =  -2.9  ；   =  -5.9  ；

基准面选在  测压管2标尺零点刻度处         ；   =  -2.9  ；   = -5.9 ；

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()是否为常数？

3．求出油的重度。                      =    8.20*10³      

4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。   =  5.78  

5．完成表1-1-1及表1-1-2。

五、实验步骤 

填空

1．搞清仪器组成及其用法。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  加压打气球   充气；

3）减压方法

开启筒  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   l、2、8液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。

2．记录仪器编号、各常数。

3．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)，记录  水箱液面      标高和测管2液面标高(此时)；

2)关闭    通气阀    4及截止阀8，加压使之形成?，测记及；

3)打开    减压放水阀    11，使之形成(要求其中一次?，即)，测记及。

5．测出测压管6插入小水杯中的深度。

6．测定油的相对密度。

1)开启通气阀4，测记；

2)关闭   通气阀     4，打气加压(??)，微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平(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(图1-1-3)，测记(此过程亦反复进行3次)。

六、注意事项（填空）

1．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；打气后务必关闭打气球下端阀门，以防漏气。

2．在实验过程中，装置的  气密性     要求保持良好。

表1-1-1  流体静压强测量记录及计算表 

                   

表1-1-2  油相对密度测量记录及计算表     

                   

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：同一静止液体内的测压管水头线是根等压面的投影形成的水平线

2．当时，静压仪中的真空区域有哪些？

答：有三部分：

（1）        过测压管2液面作一水平面，由等压面原理可知相对测压管2及水箱内的水体而言，该平面为等压面，压强为大气压强，故该平面以上密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域.

（2）        同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，在测压管6中，该平面以上的水体为真空区域.

（3）        在测压管8中，从水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于箱液面的高度相等，亦与测压管6液面高于小水杯液面高度相等.

3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。

答:关闭空气阀截止阀，用打气球加压使测压管液面高于水箱液面，U型管中的油面高于水面。读出测压管的高度h0，U型管水面高度h1,用直尺读出油面高于水面的高度h3。

d0=h3/（h0-h1）

4．如测压管太细，对测量结果将有何影响?

答:若测压管太细则会出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，影响实验结果。

5．过C点作一水平面，相对管1、2、8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:不全是等压面，它仅相对管中1、2及水箱中的液面而言，这个水平面才是等压面；相对于等压面8和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。

八、心得体会

做了通过这次实验，我不仅掌握了使用液式测压计测量流体静压强的技能和方法，而且也验证了不可压缩流体静力学基本方程，观察了真空度的产生过程和方法，加深了对真空度，表压力以及绝对压力的理解，也学会了测定油品相对密度的方法,提高了自己的动手能力，从而进一步提高解决实际问题的能力。

第二篇：中国石油大学(北京)流体力学大纲

《流体力学》课程考试大纲

一、课程基本要求

（1）正确理解流体力学中的一些基本概念和流动的基本特征；

（2）掌握研究流体运动的一些基本方法；

（3）能够运用基本理论和基本方程分析一些基本运动，掌握流体静止和运动状态下基本力学参量计算的基本方法；

（4）能够运用基本公式和图表计算管路的水头损失，能够对简单的串联管路、并联管路和分支管路进行分析计算；

（5）正确理解因次分析和相似原理对实验的指导意义。

二、考试范围内容

（1）流体及流体物理性质：流体及流动分类、连续介质模型、流体物理性质、液体的表面张力及毛细管现象。

（2）流体静力学：流体静压力及其特性、流体平衡微分方程、重力作用下流体的平衡、静止流体作用在平面上、曲面上的总压力

（3）流体运动学基础：描述流体运动的两种方法、速度场、加速度、流线与迹线、流体微团运动方式分析

（4）流体动力学基本方程组：输运公式、流体力学基本方程组、定解条件、积分方程的应用

（5）理想流体运动：欧拉方程、理想流体伯努利方程

（6）粘性流体层流运动：流态、应力与应变、牛顿内摩擦定理、粘性流体层流运动基本方程组及其应用、因次分析与相似原理、圆管内粘性流体层流运动分析

（7）粘性流体湍流运动：湍流特征、时间平均化运算、雷诺方程、雷诺应力

（8）一维圆管流动：水头损失及计算、串联及并联和分支管路水力计算、水击压力

（9）非牛顿流体流动：非牛顿流体定义，流变曲线概念，非牛顿流体分类

三、参考书

（1）汪志明，《流体力学》，石油工业出版社，2006