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1、实验（一）流体静力学综合性实验一、实验目的和要求掌握用测压管测量流体静压强的技能；通过测量静止液体点的静水压强，加深理解位置水头、压强水头、及测管水头的基本概念；观察真空现象，加深对真空度的理解；验证不可压缩流体静力学基本方程；测量油的重度。二、实验装置本实验装置如图1.1所示图1.1流体静力学综合性实验装置图1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀说明：1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准；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
2、基本方程的基准，则B、C、D亦为B、C、D3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。4.测压管读数据时，视线与液面保持水平，读凹液面最低点对应的数据。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或式中：被测点在基准面以上的位置高度；被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；水箱中液面的表面压强液体容重；被测点的液体深度。上式表明，在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。利用液体的平衡规律，可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强，这就是测压管测量静水压强的原理。压强水头和位置水头z之间的互相转换，决定了夜柱高和压差的对应关系：对装有水油（图1.2及图1.3）U型侧管,
3、在压差相同的情况下，利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So有下列关系： 图1.2 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测得So。四、实验方法与步骤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 开启筒底阀11放水4）检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5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.记录仪器号NO。及各常数（计入表1.1）3.量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。1）打开通气阀6（此时po=0），记录水箱液面标高0和测管2液面标高H（此时o =H）;2)关闭通气阀6
4、及截止阀8，加压使之形成Po0，测记o及H；3）打开放水阀11，使之形成Po0（要求其中一次0且U型管中水面与油水交界面齐平1So= N/cm323PO0且U型管中水面与油面齐平123五、实验成果及要求1.记录有关常数。 实验装置台号NO._各测点的标尺读数B = cm，C = cm，D = cm，w = 9.8*10-3 N/cm32.分别求出各次测量时A、B、C、D点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内的任意二点C、D的（）是否为常数。3.求出油的容重。4.测出4号测压管插入小水杯水中深度。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
5、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。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？6.分析在实验测量过程中产生测量误差的原因，应该采取哪些措施尽量减少误差。实验（五）恒定总流伯努利方程综合性实验一、实验目的与要求验证流体恒定总流的能量方程；观察恒定流条件下管道断面或管程高度发生改变时，水流的位置时能、压强势能和动能的沿程变化规律；考察均匀流、渐变流、急变流及水流的特征；掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。绘制测压管的水头线和总水头线。二、实验装置本实验的装置如图5.1
6、所示图5.1伯努利方程综合性实验装置图1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.溢流板 5.稳水孔板 6.恒压水箱 7.测压计 8.滑动测量尺9.测压管 10.实验管道 11.测压点 12.毕托管 13.流量调节阀说明本仪器测压管有两种：1.毕托管侧压管（表3.1中标*的测压管），用以测读毕托管探头对准点的总水头H()，需注意一般情况下H与断面总水头H（）不同（因一般u），它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2.普通测压管（表3.1未标*者），用以定量量测测压管水头。实验流量用阀13调节，流量由体积时间法（量筒、秒表另备）、重量时间法（电子秤另备）或电测法测量（以下实验类同）。
7、三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式（i=2、3，n）取1 = 2 = n = 1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及，从而即可得到各断面测管水头和总水头。四、实验方法与实验步骤1.熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。2.打开开关供水，使水箱充水待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。3.打开阀13，观察思考1）测压管水头线和总水头线的变化趋
8、势；2）位置水头、压强水头之间的相互关系；3）测点（2）、（3）测管水头同否？为什么？4）测点（12）、（13）测管水头是否不同？为什么？5）当流量增加或减少时测管水头如何变化？4.调节阀13开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量（毕托管供演示用，不必测记读数）。5、改变流量两次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面接近标尺零点。注意：（1）实验时流量不宜太小，以保证测量精度；（2）当改变流量时，必须在流量稳定后再进行测量。五、实验成果及要求1.记录有关常数均匀段D1= cm 缩管段D2= cm 扩管段D3= cm水箱液面高o= cm 上管道轴线高程c= cm
9、表5.1 管径记录表测点编号12345678910111213141516171819管径cm两点间距cm4466413.5610291616注（1）测点6、7所在断面内径为D2，测点16、17为D3，余均为D1。（2）标*者为毕托管测点（测点编号见图3.2）。（3）测点2、3为直管均匀流段同一断面上的两个测压点，10、11为弯管非均匀流段同一断面上的两个测点。.2.量测（）并计入表3.2表5.2 测记（）数值表 （基准面选在标尺的零点上） 单位：cm测点编号234579101113151719Q cm3/s实验次序1233.计算流速水头和总水头。4.绘制上述成果中最大流量下的总水头线E-E和
10、测压管水头线P-P（轴向尺寸参见图3.2，总水头线和测压管水头线可以绘在图3.2上）。提示：1.P-P线依表3.2数据绘制，其中测点10、11、13数据不用；2.E-E线依表3.3（2）数据绘制，其中测点10、11数据不用3.在等直径管段E-E与P-P线平行图5.2六、成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？4.毕托管所显示的总水头线与实测绘制的总水头线一般都略有差异，试分析其原因5.试问避免喉管（测点7）处形成真空有哪几种技术措施？分析改变作用水头（如太高或降低水箱的水位）对喉管压强的影响情况。表5.3计算数值表（1）流速水头管径d(cm)Q= (cm3/s)Q= (cm3/s)Q= (cm3/s)A(cm2)V(cm/s)(cm)A(cm2)V(cm/s)(cm)A(cm2)V(cm/s)(cm)（2）总水头（） 单位：cm测点编号234579101113151719Q(cm3/s)实验次序123七、课外拓展1.利用图5.1实验装置证明缓变流断面测压管水头为一常数实验方案设计2.自循环虹吸原理实验方案设计
