中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心

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1、中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心《流体力学实验》系列教学课件流体静力学实验中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心主讲教师：倪玲英一、实验目的要求掌握用测压管测量流体静压强的技能；验证不可压缩流体静力学基本方程；通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题的能力。测量压强的仪器？基本方程是什么？物理意义？二、实验装置测压管带标尺的测压管液面计真空测压管U形测压管加压打气球通气阀截至阀油柱水柱减压放水阀图1三、实验原理重力作用下不可压缩流体静力学基本方程：或压力水头速度水头三、实验原理图

2、2图3测定油的相对密度do四、实验方法与步骤1）各阀门的开关；Step1.搞清仪器组成及其用法。包括：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）减压方法开启减压放水阀放水；4）检查密封加压后检查测管液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。四、实验方法与步骤Step2．记录仪器编号及各常数。Step3．量测点静压强(压强用cmH2O表示)。打开通气阀，记录▽0和▽H；打开放水阀，降压(要求其中一次pB<0)，测记▽0及▽H。p0=0p0>0p0<0关闭通气阀及截止阀，加压，测记▽0

3、及▽H；▽0=▽H▽H<▽B思考：此时实验仪器中存在负压的区域？四、实验方法与步骤Step4．测出真空测压管插入小水杯中的深度Step5．测定油的相对密度do1)开启通气阀，使得p0=02)关闭通气阀，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2)，测记▽0及▽H。3)打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀降压，使U形管中的水面与油面齐平(图3)，测记▽0及▽H。此过程反复进行3次此过程亦反复进行3次思考：假如有一根直尺，能否用更简单的方法测量油的相对密度？关闭通气阀，打开截止阀，加压直

4、至真空测压管有气泡冒出，测记▽0及▽H；五、实验成果及要求1．记录有关常数2．验证水静力学基本方程：3．求出油的相对密度：γo=N/cm34．测出真空测压管插入小水杯水中深度：Δh4=cm实验装置台号No..▽B=cm，▽C=cm，▽D=cm，γw=N/cm3六、实验分析与讨论1．同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?2．当pB<0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。3．若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定do。4．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?5．过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中

5、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?六、实验分析与讨论1．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/γ，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。六、实验分析与讨论2．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（表1-1）为例，此时pB/γ=-0.6cm<0，相应容器的真空区域包括以下三部分：（1）过测压管液面（Δh=1.2cm）做一

6、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。（2）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。（3）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。。六、实验分析与讨论3．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

7、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γwhw=γoho，从而求得do。六、实验分析与讨论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，σ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θ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。六、实验分析与讨论5．过C点作一水平面，相对管1、2、

8、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