静力学实验

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，进一步提高解决静力学实际问题能力。

二、实验装置

本实验的装置如图1-1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 型测压管；9. 油柱；

10. 水柱；11. 减压放水阀

图1-1 流体静力学实验装置图

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B z 、C z 、D z ； 3.本仪器中所有阀门旋柄均以顺管轴线为开。

三、实验原理

1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 形式之一：

c

p

z =+

γ

(1-1a)

形式之二：

h p p γ0+= (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；

p 0——水箱中液面的表面压强；

γ——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1-2），取其顶面为等压面，有

H

h p o γγ1w 01== (1-2)

另当U 型管中水面和油面齐平（图1-3），取其油水界面为等压面，则有

H

H p o γγw 02=+

即

H

H h p o w 2w 02γγγ-=-= (1-3)

图1-2 图1-3

由（1-2）、（1-3）两式联解可得：

21h h H +=

代入式（1-2）得油的相对密度d o

2

11

h h h d o o +==

γγ (1-4) 据此可用仪器（不用另外尺）直接测得d o 。

四、实验要求

1．记录有关常数 实验装置编号N o. 9

各测点的标尺读数为： B ∇= 2.1 -210m ⨯； C ∇= -2.9 -210m ⨯； D ∇= -5.9 -210m ⨯；

基准面选在 测压管2标尺零点所在平面 ；

C z = -2.9 -210m ⨯；

D z = -5.9 -210m ⨯；

2．分别求出各次测量时，A 、B 、C 、D 点的压强，并选择一基准面验证同一静

止液体内的任意二点C 、D 的(p

z γ

+)是否为常数？

答：流体静压强测量记录及计算表如下表1-1.

现选择p 0 = 0条件下实验数据为例，说明表1-1的数据计算过程：

cm

00.130=∇

13.00cm

H =∇

cm 0.12B =∇ cm 0.92-C C =∇=z

cm 0.95-D

D

=∇=z

0cm 00.1300.13-0H A

=-=∇∇=γ

p

cm 90.111.200.13-B H B

=-=∇∇=γ

p

()cm 90.1590.200.13-C H C

=--=∇∇=γ

p

()cm 90.1890.500.13-D H D

=--=∇∇=γ

p

13.00cm

90.1590.2C

C =+-=+

γ

p z