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1、静水压强强实验（Expperiimennt oof SStassticc Hyydraauliics Preessuure）一、实验验目的要要求、1、掌握握用测压压管测量量流体静静压强的的技能；2、验证证不可压压缩流体体静力学学基本方方程；3、通过过对诸多多流体静静力学现现象的实实验分析析研讨，进进一步提提高解决决静力学学实际问问题的能能力。4、巩固固绝对压压强、相相对压强强、真空空度概念念。二、实验验装置、图1.11 静水压压强实验验装置图图1、测压压管；22、带标标尺测压压管；33、连通通管；44、真空空测压管管；5、U型测压压管；6、通气气阀；77、加压压打气球球； 88、截止止阀；99
2、、油柱柱；100、水柱柱；111、减压压放水阀阀。说明：1、 所有测压压管液面面标高均均以标尺尺（测压压管2）零读读数为基基准；2、 仪器铭牌牌所注、系测点点B、C、D标高；若同时时取标尺尺零点作作为静力力学基本本方程的的基准点点，则、亦为、；3、 本仪器所所有阀门门旋柄顺顺管轴线线为开。三、实验验原理、1、在重重力作用用下不可可压缩流流体静力力学基本本方程为为：+ = 或： （1.1）式中： 被被测点在在基准面面以上的的位置高高度； 被被测点的的静水压压强，用用相对压压强表示示，以下下同； 水水箱中液液面的表表面压强强； 液液体容重重； 被被测点的的液体深深度。 另对装装有水油油（图11.2
3、及及图1.3）U型测管管，应用用等压面面原理可可得油的的比重有有下列关关系：= = （11.2）据此可用用仪器直直接测得得四、实验验方法与与步骤、1、搞清清仪器组组构及其其用法，包包括：1）阀门门开关；2）加压压方法关闭闭所有阀阀门（包包括截止止阀），然然后用打打气球充充气；3）减压压方法开启启筒底阀阀11放水水；4）检查查仪器是是否密封封加压压后检查查测管11、2、5液面高高程是否否恒定。若若下降，表表明漏气气，应查查明原因因并加以处理理。2、记录录仪器编编号及各各常数（记记入表11.1）。3、量测测点静压压强（各各点压强强用厘米米水柱高高表示）。1）打开开通气阀阀6（此时时0=0），记记录
4、水箱箱液面标标高和测测管2液面标标高（此此时=）；2）关闭闭通气阀阀6及截止止阀8，加压压使形成成00，测测记及；3）打开开放水阀阀11，使使形成000（要要求其中中一次0，即），测测记及。4、测出出4# 测压压管插入入小水杯杯中的深深度(现场)。5、测定定油比重重。1）开启启通气阀阀6，测记记；2）关闭闭通气阀阀6，打气气加压（00），微调放气螺母使U型管中水面与油水交界面齐平（图1.2），测记及（此过程反复进行三次）；3）打开开通气阀阀，待液液面稳定定后，关关闭所有有阀门；然后开开启放水水阀111降压（000），使使U型管中中的水面面与油面面齐平（图图1.33），测测记及（此过过程亦反反复
5、进行行三次）。五、实验验成果及及要求、1、记录录有关常常数实验验台号：No.各测点标标尺读数数为：= = = = 9.810-33 2、分别别求出各各次测量量时A、B、C、D点的压压强，并并选择一一基准面面验证同一一静止液液体内的的任意二点点（C、D）的（）为为常数。3、求出出油的容容重。0 = 0.000800N/cm3六、实验验分析与与思考题题、1、实验验分析：1）若再再备一根根直尺，如如何采用用最简便便的方法法测定00 ？最简单的的方法是是，用直直尺分别别测量水水箱内通通大气情情况下，管管5油水水界面至至水面和和油水界界面至油油面的垂垂直高度度和，由式式求得。2）如测测压管太太细，对对测
6、压管管液面的的读数将将有何影影响 ？设被测液液体为水水，如测测压管太太细，测测压管液液面因毛毛细现象象而升高高，会造造成测量量误差，毛毛细高度度由下式式计算：式中，为为表面张张力系数数；为液液体容重重；为测测压管内内径；为为毛细升升高。常温（=20）的水水，=7.228，=0.9833。水与与玻璃的的浸润角角很小，可可认为ccos=1.0。于是是有（、单位位均为）一般来说说，当玻玻璃测压压管的内内径大于于10时，毛毛细影响响可忽略略不计。另另外，当当水质不不洁时，减小，毛细高度也较静水小；当采用有机玻璃管作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。如果用一一根测压压管测量量液体相相对压差差值，则
7、则毛细现现象无任任何影响响。因为为测量高高、低压压强时均均有毛细细现象，但但在计算算压差时时，互相相抵消了了。 3）过CC点作一一水平面面，相对对管1、2、5及水箱箱中液体体而言，这这个水平平面是否否等压面面？哪一一部分液液体是同同一等压压面？不全是等等压面，他他仅相对对管1、2及水箱箱中的而而言，这这个水平平面才是是等压面面。因为为只有全全部具备备下列55个条件件的平面面才是等等压面：重力液液体；静止；连通；连通介介质为同同一均质质液体；同一水水平面。上上述问题题中，管管5与水箱箱之间不不符合条条件，因此此，相对对管5和和水箱中中的液体体而言，该该水平面面不是等等压面。2、实验验思考题题：1
8、）同一一静止液液体内的的测管水水头线是是一根什什么线？2）当BB0时，试试根据记记录数据据，确定定真空度度大小及及所在区区域。文透里流流量计实验（Dettermminee off fllow witth VVentturii Piipe）一、实验验目的和和要求、1、掌握握文透里里流量计计的原理理。2、学习习用比压压计测压压差和用用体积法法测流量量的实验验技能。3、利用用量测到到的收缩缩前后两两断面11-1和和2-22的测管管水头差差，根据据理论公公式计算算管道流流量，并与实测测流量进进行比较较，从而而对理论论流量进进行修正正，得到到流量计计的流量量系数，即即对文透透里流量计作作出率定定。二、实
9、验验装置、三、实验验原理、1、文透透里管是是一种常常用的量量测有压压管道流流量的装装置，属属压差式式流量计计。它包包括“收缩段段”、“喉道”和“扩散段段”三部分分，安装装在需要要测定流流量的管管道上。在在收缩进进口断面面1-11和喉道道断面 2-22上设测测压孔，连连接比压压计，通通过量测测两个断断面的测测管水头头差，就就可计算算管道的的理论流量，再再经修正正得到实实际流量量。2、理论论流量：水流从从1-11断面到到达2-2断面面，由于于过水断断面的收收缩，流流速增大大。根据据恒定总总流能量方程程，若不不考虑水水头损失失，速度度水头的的增加等等于测管管水头的的减小（即即比压计计液面高高差），这
10、样样我们就就可以通通过量测测到的建建立两断断面平均均流速vv1和v2之间的的一个关关系：如果我们们假设动动能修正正系数，则则另一方面面，由恒恒定总流流连续方方程有：，即所以于是解得最终得到到理论流流量为：式中3、流量量系数：流量计计流过实实际流体体时，由由于两断断面测管管水头差差中还包包括了因因粘性造造成的水水头损失失，流量量应修正为：式中11.0，称称为文透透里流量量计的流流量系数数。流量系系数除了了反映粘粘性的影影响外，还还包括了了在推导导理论流流量时将将断面动动能修正正系数近似取为为1.00带来的的误差。流量系系数还体体现了渐渐变流假假设是否否得到了了严格的的满足这这个因素素。对于于文透
11、里里流量计计而言，下下游断面面设置在在喉道，可可以说渐渐变流假假设得到到了严格格的满足足。对于某某确定的的流量计计，流量量系数取取决于流流动的雷雷诺数：，但当当雷诺数数较大（流流速较高高）时，流流量系数数基本不不变。四、实验验方法与与步骤、1、 认真阅读读实验目目的要求求、实验验原理和和注意事事项，了了解用压压差计测测压差和和用体积积法测流流量的原原理和步步骤。2、 记录设备备编号、水水温及有有关常数数。3、 做好准备备工作后后，启动动水泵给给水箱充充水并保保持溢流流状态，使使水位恒恒定。4、 检查下游游阀门全全开时，比比压计测测管水面面是否持持平，如如不平，则则需排气气调平。5、 实验流量量
12、调节：从最大大流量开开始，顺顺次减小小阀门开开度。待待水流稳稳定（比比压计液液面稳定定）后，测测读比压压计读数数及测读读流量。顺顺序进行行8个测点点以上。6、 本实验配配有计算算机自动动量测系系统，可可实现率率定过程程中压差差和流量量的数据据自采及及处理。7、 检查数据据记录是是否缺漏漏？是否否有某组组数据明明显地不不合理？若有此此情况，进进行补正正。8、 课后整理理实验结结果，得得出流量量计在各各种流量量下的和和值，绘绘制的率定定关系曲曲线及曲线。9、 对实验结结果进行行分析讨讨论，阅阅读思考考问题，作作简要回回答。五、实验验成果及及要求、1、 有关常数数：仪器编号号：有关常数数：水温温=
13、量水箱箱断面积积= 进口直径径= 喉道道直径= 记录及计计算表格格= 次数测压管读读数（cm）体积时间=/（cm33/ s）=（cm33/ s）=/（cm）（cm）（cm33）（s）12345678910六、实验验分析及及思考题题、1、 文透里的的实际流流量与理理论流量量为什么么会有差差别？这这种差别别是由哪哪些因素素造成的的？2、 文透里流流量计的的流量系系数为什什么小于于1.00？3、 为什么在在实验中中要反复复强调保保持水流流恒定的的重要性性？4、 影响文透透里流量量系数的的因素有有哪些？5、 文透里流流量计水水平或垂垂直放置置对值有有无影响响？动 量量 方方 程程 实实 验验 （Mom
14、menttum Prrincciplle）一、实验验目的、1、验证证不可压压缩流体体恒定总总流的动动量方程程；2、通过过对动量量与流速速、流量量、出射射角度、动动量矩等等因素间间相关性性的分析析研究，进进一步掌掌握流体体动力学的的动量守守恒定理理；3、测定定动量修修正系数数。二、实验验装置、图1.11 动量方方程实验验装置图图1、自循循环供水水器；22、实验验台；33、可控控硅无级级调速器器；4、水位位调节阀阀；5、恒压压水箱；6、管嘴嘴；7、集水水箱；88、带活活塞的测测压管；9、带活活塞和翼翼片的抗抗冲平板板；100、上回回水管。 三、实实验内容容与原理理、1、计算算机CAAI实验验教学模
15、模拟。2、测量量活塞中中心点的的静水压压强来计计算水流流的冲力力： 利利用自动动反馈原原理，使使实验过过程中达达到需要要测量的的静水作作用力与与射流的的冲击力力自动平平衡。射射 流流冲击在在平板上上的冲力力全部作作用在活活塞体中中，当活活塞处于于稳定位位置时，只只需测得得活塞所所受到 的的静水作作用力，便便可足够够精确地地得知射射流的冲冲击力。3、恒定定总流动动量方程程为Q()图 11.2图图 11.3取隔离体体如图11.3所所示，因因滑动摩摩擦阻力力水平分分力 0.5%，可可忽略不不计，故故x方向的的动量方方程化为为Q（）即 Q 式中： 作用用在活塞塞形心处处的水深深； 活活塞直径径；Q 射
16、流流流量； 射射流速度度； 动动量修正正系数。实验中，在在平衡状状态下，只只要测得得流量QQ和活塞塞形心水水深，由由给定的的管嘴直直径和活活塞直径径代入上上式，便便可率定定射流的的动量修修正系数数值，并并验证动动量定律律。其中中，测压压管的标标尺零点点已固定定在活塞塞的圆心心处，因因此液面面标尺读读数即为为作用在在活塞圆圆心处的的水深。4、测定定本实验验装置的的灵敏度度：为验证本本装置的的灵敏度度，只要要在实验验中的恒恒定流受受力平衡衡状态下下，人为为地增、减减测压管管中的液液位高度度，可发发现即使使改变量量不足总总液柱高高度的55(约0.55l mmm)，活塞塞在旋转转下亦能能有效地地克服动
17、动摩擦力力而作轴轴向位移移，开大大或减小小窄槽cc，使过过高的水水位降低低或过低低的水位位提高，恢恢复到原原来的平平衡状态态。这表表明该装装置的灵灵敏度高高达0.5，亦亦即活塞塞轴向动动摩擦力力不足总总动量力力的5。四、实验验方法与与步骤、1、准备备熟悉悉实验装装置各部部分名称称、结构构特征、作作用性能能，记录录有关常常数。2、开启启水泵打开开调速器器开关，水水泵启动动23分钟后后，关闭闭23秒钟，以以利用回回水排除除离心泵内内滞留的的空气。3、调整整测压管管位置待恒恒定水箱箱满顶溢溢流后，松松开测压压管固定定螺丝，调调整方位位，要求求测压管管垂直、螺螺丝对准准十字中中心，使使活塞转转动松快快
18、，然后后旋转螺螺丝固定定好。4、测读读水位标尺尺的零点点已固定定在活塞塞圆心的的高程上上。当测测压管内内液面稳稳定后，记记下测压压管内液面的的标尺读读数，即即值。5、测量量流量用体体积法或或重量法法测流量量时，每每次时间间要求大大于200秒，若若用电测测仪器测测量时，则需在仪仪器量程程范围内内。重复复测三次次再取均均值。6、改变变水头重重复实验验逐次次打开不不同高度度上的溢溢水孔盖盖，改变变管嘴的的作用水水头。调调节调速速器，使溢流量量适中，待待水头稳稳定后，按按35步骤重重复进行行实验。五、实验验成果及及要求、1、记录录有关常常数：实实验台号号No.管嘴内径径= 11.1998 ，活塞直直径
19、D = 11.9990 2、编制制实验参参数记录录、计算算表格并并填入实实验参数数（见表表3.11）。3、取某某一流量量，绘出出隔离体体图，阐阐明分析析计算的的过程（参参见图33.2，3.33及表3.1）。表1.11 测量量记录表表及计算算表测次体积 VV时间T管嘴作用用水头 H 00活塞作用用水头流量Q流速v动量力 F动量修正正系数123456六、实验验分析与与讨论、1、实测测与公认认值（=1.0021.005）符符合与否否？试分分析原因因。实测=11.03342，与与公认值值符合良良好。（如如不符合合，其最最大可能能原因之之一是翼翼轮不转转所致。为为排除此此故障，可可用4BB铅笔芯芯涂抹活
20、活塞及活活塞套表表面）。2、带翼翼片的平平板在射射流作用用下获得得力矩，这这对分析析射流冲冲击无翼翼片的平平板沿xx方向的的动量方方程有无无影响？为什么？无影响。因带翼片片的平板板（图11.4）垂垂直于xx轴，作作用在轴轴心上的的力矩TT是由射射流冲击击平板时时，沿yy平面通通过翼片片造成动动量矩的的差所致致，即Q Q Q 式中Q 射流流的流量量；入流流速度在在平面上上的分速速；出流流速度在在平面上上的分速速；入流流速度与与圆周切切线方向向的夹角角，接近近900；出流流速度与与圆周切切线方向向的夹角角；分别别为内、外外圆直径径。图 11.4该式表明明力矩TT恒与x方向垂垂直,动量矩矩仅与yy
21、z平平面上的的流速分分量有关关。也即即是说平平板上附附加翼片片后，尽尽管在射射流作用用下可获获得力矩矩，但并并不会产产生x方向的的附加力力，也不不会影响响x方向的的流速分分量。所所以x方向的的动量方方程与平平板上设设不设翼翼片无关关。3、通过过细导水管管的分流流，其出出流角度度与相同同，试问问对以上上受力分分析有无无影响？无影响。当计及该该分流影影响时（图图1.33），动动量方程程为即该式表明明只要出出流角度度与垂直直，则xx方向的的动量方方程与设设置导水水管与否否无关。七、实验验报告要要求、1、用116开纸纸书写，卷卷面整洁洁，计算算表格、曲曲线、图图形等正正规化。2、说明明成果计计算和整整理过程程、主要要计算公公式及常常数的取取值。3、根据据所学理理论对实实验中的的现象、问问题进行行分析。八、思考考题、1、通过过细导水水管的分分流，其其出流角角度与vv2相同，试试问对以以上受力力分析有有无影响响? 2、对管管咀出流流的动量量修正系系数理论论值进行行试分析析。