中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心(2).ppt

中国石油大学华东石油工程实验教学中心,流体力学实验系列教学课件,流体静力学实验,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,,基本方程是什么物理意义,,二、实验装置,,,,,,测压管,带标尺的测压管,液面计,真空测压管,U形测压管,,,,,,,加压打气球,通气阀,截至阀,油柱,水柱,减压放水阀,,,,,图1,三、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,,三、实验原理,图2,图3,,,,测定油的相对密度do,,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），然后用打气球充气；,3）减压方法开启减压放水阀放水；,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。,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pB0,p00,关闭通气阀及截止阀，加压，测记▽0及▽H；,,▽0▽H,▽H▽B,思考此时实验仪器中存在负压的区域,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p00,2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。,此过程反复进行3次,此过程亦反复进行3次,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，加压直至真空测压管有气泡冒出，测记▽0及▽H；,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γoN/cm3,4．测出真空测压管插入小水杯水中深度Δh4cm,实验装置台号No..,▽Bcm，▽Ccm，▽Dcm，γwN/cm3,六、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,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zp/γ，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。,,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/γ-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（Δh1.2cm）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12.8cm。,。,,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γwhwγoho，从而求得do。,,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，σ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θ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。,,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。,,