中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告
实验日期： 2013.4.16 成绩：
实验一、流体静力学实验
一、实验目的： 填空
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
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. 减压放水阀 图1-1-1 流体静力学实验装置图
1
2、说明
1．所有测管液面标高均以 标尺（测压管2） 零读数为基准；
2．仪器铭牌所注?B、?C、?D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?B、?C、?D亦为zB、zC、zD；
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：
z?形式之二：
p ?const （1-1-1a）?
p?p0??h （1-1b）
式中 z——被测点在基准面以上的位置高度；
p——被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；
p0——水箱中液面的表面压强； ?——液体重度；
h——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
p01??wh1??oH （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
p02??wH??oH 即
p02???wh2??oH??wH （1-1-3）
h1γ0p01Hγwp01γ0h2γwp02p02γwHγw
2
图1-1-2 图1-1-3
由（1-1-2）、（1-1-3）两式联解可得：
H?h1?h2 ?h1代入式（1-1-2）得油的相对密度do?0?
?wh1?h2 （1-1-4）
根据式（1-1-4），可以用仪器（不用额外尺子）直接测得do。 四、实验要求 填空
1．记录有关常数 实验装置编号No. 12
各测点的标尺读数为：
?B= 2.1 cm； ?C= -2.9 cm； ?D= -5.9 cm；
基准面选在测压管2的零刻度 ； zC= -2.9 cm； zD= -5.9 cm；
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1-1-1及表1-1-2。 五、实验步骤
?o= 8.13 *103 N/m3
4．测出6#测压管插入小水杯水中深度。 ?h6= 3.20 cm
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 打气球 充气； 3）减压方法
开启筒 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 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p0?0)，记录 水箱液面 标高?0和测管2液面标高
?H(此时?0??H)；
2)关闭 通气阀 4及截止阀8，加压使之形成p0?0，测记?0及?H；
3
3)打开 减压放水阀 11，使之形成p0?0(要求其中一次
pB??0，即
?H??B)，测记?0及?H。
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do。
1)开启通气阀4，测记?0；
2)关闭 通气阀 4，打气加压(p0?0)，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?0及?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(p0?0)，使U形管中的水面与油面齐平(图1-1-3)，测记p0?0(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 油珠 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。
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表1-1-1 流体静压强测量记录及计算表 压力水头 水箱液面 实验条件 次序 测压管水头 测压管2液面 ?H/(cm) ?0/(cm) 12.20 12.20 12.20 12.20 12.20 12.20 pA?/(cm) ??H??0 pB?/(cm) ??H??B pC?/(cm) ??H??C pD?/(cm) ??H??D zC??/(cm) pC zD??/(cm) pD p0?0 p0?0 p0?0 （其中一次1 1 2 1 2 3 12.20 26.35 27.75 10.30 8.35 1.20 0.00 14.15 15.55 -1.90 -3.85 -11.00 10.10 24.25 25.65 8.20 6.25 -0.90 15.10 29.25 30.65 13.20 11.25 4.1 18.10 32.25 33.65 16.20 14.25 7.1 12.20 26.35 27.75 10.30 8.35 1.20 12.20 26.35 27.75 10.30 8.35 1.20 pB?0）
表1-1-2 油相对密度测量记录及计算表 水箱液面 条件 次序 1 2 3 1 2 3 ?0/(cm) 12.10 12.10 12.10 12.10 12.10 12.10 测压管2液面 ?H/(cm) 25.55 25.40 25.40 9.50 9.35 9.45 h1??H??0 /(cm) 13.45 13.30 13.30 h1 /(cm) h2??0??H /(cm) h2 /(cm) do??o?w?h1h1?h2 p0?0且U型管中水面与油水交界面齐平 13.35 0.83 2.67 p0?0且U2.60 2.75 2.65 型管中水面与油面齐平 5
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条与等压面的投影形成的水平线。
2．当pB?0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，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） 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，且与测压管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do。
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:如果测压管太细就会导致出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，但如果测量过程中都存在误差，在计算过程中就会消去该误差，不影响计算结果。
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:不是等压面，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，该水平面就不是等压面。
八、心得体会
通过实验的学习我们基本可以掌握液式测压计测量流体静压强的技能。加深了了对相关知识知识的理解，有助于流体力学课程及石油工程的后续学习。实验时，基本能够完成实验的要求，但是没有预习，实验中难免存在较大的误差。
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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条与等压面的投影形成的水平线。
2．当pB?0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，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） 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，且与测压管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do。
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:如果测压管太细就会导致出现毛细现象，液面会高于原本的高度，会对读数带来误差，但如果测量过程中都存在误差，在计算过程中就会消去该误差，不影响计算结果。
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:不是等压面，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，该水平面就不是等压面。
八、心得体会
通过实验的学习我们基本可以掌握液式测压计测量流体静压强的技能。加深了了对相关知识知识的理解，有助于流体力学课程及石油工程的后续学习。实验时，基本能够完成实验的要求，但是没有预习，实验中难免存在较大的误差。
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