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1、第一部分：量测实验（一）流体静力学实验一、实验目的要求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、通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决净力学实际问题的能力。二、实验装置本实验的装置如图1.1所示。图1.1 流体静力学实验装置图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
2、、C、D亦为ZB、ZC、ZD;3仪器所有阀们旋柄顺管轴线为开。三、实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 =const或 0 （1.1）式中： z-被测定在基准面以上的位置高度； -被测点的静水压强，以相对压强表示，以下同； 0-水箱中液面的表面压强； -液体容重；-被测点的液体深度；另对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：0 （1.2） 图1.2 图1.3据此可用仪器（不用另外尺）直接测锝S0。四、实验方法和步骤1 搞清仪器组成及其用法。包括： 各阀门的开关； 加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气； 减压方法 开启筒底阀11
3、放水； 检查仪器是否密封 加压后检查测压管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（记入表1.1） （1.2）推导如下：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 P01 = h1 = H (1)另当U型管中水面与油面界面齐平（图1.3），取其油水界面为等压面，则有P02 + H = H 又 P02 = h2 = H H由上两式联解可得： H = h1 + h2代入式（1）得： 3量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示） 打开通气阀6（此时p00），记录水箱液面标高0和测压管2液面标高H（此时0H）； 关闭通气阀6及截止
4、阀8，加压使之形成p00，测记0及H ； 打开放水阀11，使之形成P00（要求其中一次0，即HB）测记0及H 。4测出4测压管插入小水杯水中的深度。5测定油比重S0。 开启通气阀6，测记0； 关闭通气阀6，打气加压（p00），微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记0及H（此过程反复进行3次）； 打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（p00 使U形管中的水面与油面齐平（图1.3），测记0及H（此过程亦反复进行3次）。13表1.1 流体静压强测量记录及计算表 单位： cm实验条件次序水箱液面0测压管液面 H压强水头测压管水头P0 = 01P0 012
5、3P0 0（其中一次PB 0且U型管中水面与油水交界面齐平 N/cm3P0 0且U型管中水面与油面齐平 任课老师签名： 五、实验成果及要求1记录有关常数。 实验装置台号NO. 各测点的标尺读数为：B = cm , c = cm , D = cm , = N/cm3 2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（ Z +）是否为常数。3求出油的容重。 0 = N/cm3 4测出4# 测压管插入小水杯中深度。 h 4 = cm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 同PB0时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。3 若再备
6、一根直尺，试采用另外最简便的方法测定0 。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？6用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？7该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以0 = 0时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（H +）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm，箱体内径为20cm。附：另一静水压强测量方法： 静水压强量测实验一、目的和要求目的：量测静水中任一点的压强；测定另一种液体的密度。要求：掌握测压管和连通管的侧
7、压原理以及运用等压面概念分析问题。二、实验设备静水压强量测仪（见附图）。三、实验原理 等压面概念、测压管和连通管的测压原理。四、实验步骤1. 打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封水箱中表面压强P0等于大气压强Pa，开口箱水面与密封水箱水面及连通管的水面均齐平。2. 关闭通气孔，将开口箱提升到一定高度，使P0Pa。待系统稳定后，记录U形管及各连通管液面高程（以静水压强仪的下边缘为基准面），此时P0Pa水h。这个水柱高度h也等于h6h5和h7h5，而U形管两液面的压差油hu=P0Pa或水h。取不同高度再做一次。3. 将开口箱下降到一定高度，使P0Pa。待系统稳定后，记录U形管及各连通管液面高程
8、。取不同高度再做一次。五、实测数据与计算1、量测数据U形管及各连通管液面高程（厘米）h1h2h3h4h5h6h7P0Pa12P0Pa12 任课老师签名： 2、 计算设A点在密封水箱水面下10厘米处，则各测次下PA= 大气压。（要求写出计算过程）六、回答问题1、 如何验证密封水箱是否漏气？2、第1、3号管能否取等压面？为什么？（七）沿程水头损失实验一、实验目的要求1加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，绘制曲线；2 掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气一水压差计及电测仪测量压差的方法；3测得的Re - 关系值与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高实验成果分析能力。二、实验装置本
9、实验的装置如图7.1所示。图7.1 自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器； 2.实验台； 3.回水管； 4.水压差计； 5. 测压计； 6.实验管段； 7.水银压差计； 8.滑动测量尺； 9. 测压点； 10. 实验流量调节阀； 11.供水管和供水阀； 12.旁通管和旁通阀，13.稳压筒。根据压差测法不同，有两种型式：型式 压差计测压差。低压差用水压差计量测；高压差用水银多管式差计量测。装置简图如图7.1所示。型式 电子量测仪测压差。低压差仍用水压差计量测；而高压差用电子量测仪（简称电测仪）量测。与型式比较，该型唯一不同在于水银多管式压差计被电测仪（图7.2）所取代。本
10、实验装置配备有：1自动水泵与稳压器自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气一水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机，过低时能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响，离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐，经稳压后再送向实验管道。2旁通管与旁通阀由于本实验装置所采用水泵的特性，在供小流量时有可能时开时停，从而造成供水压力的较大波动。为了避免这种情况出现，供水器设有与畜水箱直接的旁通管（图中未标出），通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至畜水箱的阀门，即旁通阀，实验流量随旁通阀开度减少（分流量减少）而增大。实际上旁通阀又是本装置用以调节流量的重要阀门之一。3.稳压筒 为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不满顶）之密封立筒构成。4电测仪 由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点（图7.2）。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。图7.21.压力传感器； 2.排气旋钮； 3.连通管； 4.主机三、实验原理 由达西公式 得 另由能量方程对水平等直径园管可得 压差可用压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系： 式中，分别为水银和水的容重；为汞柱总差。四、实验方法与步骤准备 对照装置图和说明，搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理；检查畜水箱水位是否够高及旁通阀1
