水力学(流体力学)实验指导书汇总

水力学（流体力学）实验指导书

编著：刘凡

河北工程大学

目录

1、静水压强实验--------------------------------------------------------3-5页

2 平面静水总压力实验-------------------------------------------- - 6-9页

3、文丘里流量计实验------------------------------------------------10-12页

4、雷诺实验------------------------------------------------------------12-14页

5、管道沿程水头损失实验-----------------------------------------15-16页

6、局部管道水头损失实验----------------------------------------17-19页

7、流线演示实验-----------------------------------------------------20-21页

8、伯努利实验---------------------------------------------------------20-21页

9、涡流系列演示实验------------------------------------------------22-24页

实验一 静水压强实验

一、 实验目的

1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对于

同一基准面的测压管水头为常数（即z+

p

C g

ρ=）。 2、学习利用U 形管测量液体（油）的密度。

3、建立液体表面压强0p >a p ，0p

4、测定在静止液体内部A 、B 两点的压强值 二、

实验设备

在一全透明有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可升降的调压筒相连。水箱顶部装有排气阀1K ，可与大气相通，用以控制容器内液体表面压强。U 形管压差计所装液体为油，ρ油<ρ水，通过升降调压筒可调节水箱内液体的表面压强，另升降调压筒下降时，吸管可将量杯中水吸上来可验证有机玻璃箱为负压，如图所示。

静水压强仪设备图

三、 实验原理

在重力作用下，水静力学基本方程为

p

z C g

ρ+

= 表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的z 与p

g

ρ两项之和为常数。

重力作用下，液体中任一点静水压强

0p p gh ρ=+，

0p 为液体表面压强。

0p >a p 为正压；0p

重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种液体的等压面原理，可求出待求液体的密度。 四、

实验步骤

1、熟悉仪器，选基准面，测记A 、B 点高度数值并记录。

2、将调压筒放置适当高度，打开排气阀1K 、K2、K3，使水箱内的液面与大气相通，

此时液面压强0p =a p 。待水面稳定后，观察各U 形压差计的液面位置，以验证等压面原理。关闭排气阀1K 和与量杯相通的阀门K2，与测压管相通的阀门K3打开不变。

3、将调压筒缓慢加压升至某一高度，此时水箱内液面压强0p >a p 。U 形管出现压差h ∆，在加压的同时，观察右侧A 、B 管的液柱上升情况，以及各测压管的液面高度变化并测记各测压管的液面标高，记录数据。

4、继续提高调压筒，重复两次。

5、打开排气阀1K 、K2使之与大气相通，将调压筒移动到适当的位置，待液面稳定后再关闭1K ，与量杯相通的阀门K2打开不变。

6、将调压筒降低至某一高度。此时0p

（真空）现象，重复两次。

K，实验结束。

7、将调压筒升至适当位置，打开排气阀

1

五、数据处理及要求

选基准面：

记录A、B两点高程：▽A= ▽B=

实验数据记录表

要求：

1.计算在三种情况下A 点B点绝对压强、相对压强。

2.计算在三种情况下水箱自由面上的压强。

3.测定油的密度，对两种实验结果进行比较。

4.通过观察现象和测量结果验证A,B两点Z+P/r=C

实验二 平面静水总压力实验

一、实验目的

1、掌握解析法及压力图法，测定矩形平面上的静水总压力。

2、验证平面静水压力理论。 二、实验设备

在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器，容器通过进水开关1K ，放水开关2K 与水箱相连。容器上部放置一扇形体相连的平衡杆，如图1所示。

图1 静水总压力实验仪

三、实验原理

作用在任意形状平面上的静水总压力P 等于该平面形心处的压强C p 与平面面积A 的乘积：（方向垂直指向受压面）。

C P p A =

对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置，可采用压力图法。

静水总压力P 的大小等于压强分布图的面积Ω和以宽度b 所构成的压强分布的体积。

P b =Ω

若压强分布图为三角形分布，如图2，则

21

P=gH b

2

ρ 1e=H 3

式中：e —为三角形压强分布图的形心距底部的距离。 若压强分布图为梯形分布，如图2, 图3，则

121

P=g(H H )ab 2

ρ+ 1212

a 2H H e .3H H +=+

式中：e —为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。

图2

本实验设备原理如图4所示，则由力矩平衡原理

其中 01G L =P L g g ； 1L L e =-