静水压强量测实验参考模板

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一、静水压强量测实验
（一） 目的要求
1. 掌握用测压管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： 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圧面槪念分析问题的能力。

（二） 实验设备
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，则密封箱中表而压强R 等于大气压强那 么开口筒水面、密封箱水而
及连通管水面均应齐平。

2、 关闭通气孔，将开口筒向上提升到一泄高度。

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。

待稳泄后，开口筒与密封箱两液而的高差即 为压强差Po-Pa=g ，这个水柱高度h 也等于V,-
V 2及J-勺，而U 形管两液而的压差 也应等于p 0 -p a 。

3、 如果将开口筒向下降到一泄髙度，使其水而低于密封箱中的水而，则密封箱中的水 流向开口筒。

因此，密
封箱中的空气的体枳增大而压强减小，此时待稳左后，英压 强差称为真空，以水柱髙度表示即为真空度：
企二也=匕-一 J
Y
4、 按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A 的绝对压强卫人。

设A 点在密封箱水而以下的深度为H 在1号管和3号管水而以下的深度为hu 和 则：
Pa = Po + M QA =Pa+Y （V.-V 2） + yh ｛）A
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5、由于连通管和U 形管反映着同一的压差，故有：
Po-Pa =Y （V 3-V 2） = Y （V 5 -V 4） = Y （V 7 -V 6）
由此可以求得另一种液体的容重丫:
世
开口筒
自气
孔
1%
密 対 箱
A.
能水斥强测试文
1
3
1 5 6 ■
T
1
'
油
"K
（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、开口简向上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一上要用手拧紧左边的固左螺丝，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）o
表1・1观测数据
表1・2计算
注：设A点在水箱水面下的深度民」__________ 厘米。

（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号管中的液而，是不是等压而？为什么？
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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、将测岀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：求射流对平板和曲而板的冲击力。

力矩平衡方程：FL = GL、, F =匹
L
式中：F-射流作用力：厶-作用力力臂；
G - 码重量：厶-琏码力臂a
L I
■—• ■…■4
n —1~ ------------------------------- --------
L支点
图2・1 力矩平衡原理示意图
恒定总流的动量方程为工F = pQ(a2V2 -ay.)
若令a2=«, =1,且只考虑貝中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲而的作用力公
式为：F = pQV(\—cosa)
式中：0-管嘴的流量：V-管嘴流速：a-射流射向平板或曲而板后的偏转角度。

a = 90时，F r = pQV o /%：水流对平板的冲击力
a = 135-时，F = x?0V(l-cosl35 ) = 1.707pQV = 1.707
a = 180 时，F = p0/(l-cosl8O ) = 2pQV = 2F.]Z
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（三）实验设备
实验设备及各部分名称见图2. 2,实验中配有a =90平而板和a = 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、安装平而板，凋节平衡锤位程，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
板中心，标尺倾斜。

加祛码并调节祛码位宜，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。

记录祛码质量和力臂厶。

4、用体积法测量流量0用以计算F理。

5、将平面板更换为曲而板（Q =135及a = 18（T）,测量水流对曲而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，结朿实验。

（五）注意事项
1、量测流量后，量简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。

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3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。

（六）实验成果及要求
1、有关常数。

喷管直径d二cm, 作用力力臂£二7 cm, 实验装置台号:
2、记录及计算（见表2. 1）0
表2.1：计录及计算表
3、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、F实与F烂有差异，除实验误差外还有什么原因？
2、实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为
什么？
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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，测左孔口流速系数0和流量系数“。

2、了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数〃。

（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0.5〃处形成收缩断而c-c。

收缩断面c-c的面积人与孔口的面积4的比值£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
Q =邸丽或Q =心丽
式中，卩为流速系数，“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e和流速系数卩或流量系数“可求得孔口流量。

本实验将根据实测的流量等数据测泄流速系数©或流疑系数“。

当水流经管嘴出流时，由于管嘴内部的收缩断而处产生真空，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
Q =（p n A^或Q =心返頑
式中，久为流速系数，“”为流量系数，H为管嘴中心点以上的作用水头。

已知流速系数久或流量系数““可求得管嘴流量。

本实验将根据实测的流量等数据测左流速系数 %或流量系数“"。

根据系统理论和实验研究各系数有下列数值
孔口£ = 0.63 〜0.64 0 = 0.97 ~ 0.98 “ = 0.60 〜0.62
管嘴<p n =//,, = 0.82
由于收缩断而位置不易确定，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。

（三）实验设备
实验设备与各部分名称如图3. 1所示。

图3・1孔口管嘴实验仪
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（四）实验步骤
1、熟悉仪器，记录孔口直径〃孔门和管嘴直径%熾,记录孔口中心位置髙程可孔门和水箱液面髙程▽
液而。

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，使水位恒立。

3、关闭孔口和管嘴，观测与管嘴相连的压差计液而是否与水箱水而齐平。

若不平，则需排气调平。

4、打开管嘴，使其出流，压差计液而将改变，当流动稳圧后，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，使其岀流，当流动稳圧后，用游标卡尺测量孔口收缩断面直径，用体积法或电
子流量计测量流星。

6、关闭水泵，排空水箱，结束实验。

（五）注意事项
1、疑测流量后，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，计时与量筒接水一泄要同步进行，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、少数测压管内水而会有波动现象。

应读取波动水而的最髙与最低读数的平均值。

（六）实验成果及要求
1、有关常数。

孔口直径〃仙= cm、管嘴直径心価= cm、孔口中心位置高程V孔口 = cm、水箱液面高程▽液面= cm,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
注：水头H为孔口中心到水箱液面的垂直商度。

表3. 2 管嘴实验记录及计数表
注：水头〃为管嘴中心到水箱液而的垂直柘度。

各测压管液血•读数以水箱液面为基准。

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3、成果分析：根据实测的值，计算孔口流速系数或流咼系数、管嘴流量系数，分析误差的原因。

（七）思考题
1、流速系数0是否可能大于1.0?
2、为什么同样直径与同样水头条件下，管嘴的流量系数值比孔口的大？
（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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