中国石油大学中国石油大学(华东华东)石油工程实验教学中心石油工程实验教学中心流体力学实验流体力学实验系列教学课件系列教学课件中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心流体静力学实验 中国石油大学中国石油大学(华东华东)石油工程实验教学中心石油工程实验教学中心主讲教师：主讲教师： 倪玲英倪玲英中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心一、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？测量压强的仪器？基本方程是什么？基本方程是什么？物理意义？物理意义？中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心二、实验装置 测压管测压管带标尺的测压管带标尺的测压管液面计液面计真空测压管真空测压管U形测压管形测压管加压打气球加压打气球通气阀通气阀截至阀截至阀油柱油柱水柱水柱减压放水阀减压放水阀图1 中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心三、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中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心三、实验原理 图2图3 测定油的相对密度do中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心四、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），然后用打气球打气球充气；3）减压方法 开启减压放水阀减压放水阀放水；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。中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心四、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pB0p00关闭通气阀及截止阀，加压， 测记0及H；0=HHB思考思考：此时实验仪器中存在负压的区域？中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心四、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do 1) 开启通气阀，使得p0=0 2) 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。此过程反复此过程反复进行进行3次次此过程亦反此过程亦反复进行复进行3次次思考：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，关闭通气阀，打开截止阀，加压直至真空测压管有气泡加压直至真空测压管有气泡冒出，冒出， 测记测记0及及H；中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心五、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： o= N/cm34测出真空测压管插入小水杯水中深度：h4= cm 实验装置台号No. .B = cm，C = cm， D = cm，w= N/cm3中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、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pB0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? 中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、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/，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。 中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、实验分析与讨论2当pB0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。以p00时，第二次B点测量数据（表1-1）为例，此时pB/=-0.6cm0，相应容器的真空区域包括以下三部分：（1）过测压管液面（h=1.2cm）做一水平面，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12.8 cm。 中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、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whw=oho，从而求得 do。中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、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，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。中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心六、实验分析与讨论5过C点作一水平面，相对管1、2、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，该水平面不是等压面。 中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心