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* * 流体力学实验 马骏、薛莉娉 实验一 静水压强实验 一、 实验目的 1． 掌握在用测压管测量静压强的方法； 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讨论，进一步提高解决静力学实际问题的能力。 二、实验装置 三 实验原理 在重力作用下不可压缩液体静力学的基本方程为： Z+P/R=const. (1-1) 或P=P0+rh (1-2) 式中，Z为位置水头，表示被测点相对于基准面高度，即单位重量水体所具有的位能：p/r为压强水头，表示被测点处单位重量水体所具有的压强；Z+P/R为测压管水头；P-被测点的静水压强；P0水箱中液面的表面压强；R—液体容重；h—被测点的液体深度。 （1-1） 式表明静水中任意一点的测压管水头都相等。 （1-2） 式表明液面以下任一点的静水压强等于表面压强P0与这一点至液面的水深乘以液体容重之和，即静水压强是随液体深度按线性规律变化。 四、实验方法及步骤 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，表面漏气，应查明原因并加以处理。 2.记录仪器号及各常数。 3.测量点静压强(各点压强用厘米水柱高表示）。 1）打开通气阀6，记录水箱液面标高▽０和测管２液面标高▽Ｈ； ２）关闭通气阀６及截止阀８，加压使之形成Ｐ０＞０，测量▽０ 及▽Ｈ； ３）打开放水阀１１，使之形成Ｐ０＜０，测量▽０ 及▽Ｈ。 4.测定油比重 1）打开通气阀6，记录水箱液面标高▽０ 2）关闭通气阀６及截止阀８，打气加压（Ｐ０＞０），微调放气螺母使U形管中水面与油水面齐平，测量▽０ 及▽Ｈ； 3）打开通气阀6，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（Ｐ０＜０），使U形管中的水面与油水面齐平，测量▽０ 及▽Ｈ。 五 实验注意事项 1.加压后先检查气密性再记录数据；减压时要注意测压管的读数变化； 2.油液面高时注意缓缓下降，防止在细管中由于水锤作用造成油水混合的现象。 六 预习和思考题 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 2、当PB ＜０时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。 3、如再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定油比重。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 实验二 能量方程实验 一 实验目的 1、验证流体恒定总流的能量方程； 2、通过动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特征； 3、掌握流速、流量、压强等动水力学要素的实验量测技能。 二 实验装置 三 实验原理 根据能量方程，沿管道水流方向取n个过水断面，列出进口断面（1-1）至（I-I）断面的能量方程（I=2,3,4……n） 取a1= a2=…= an=1，选好基准面，从已设置的名断面的测压管中读出测压管水头（Z+P/R）值，再测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速及流速水头，从而得到管流的测压管水头和总水头。 三 实验步骤 1．熟悉实验设备，分清各断面的普通测压管和装有毕托管的测压管，并弄清这两种测压管的测压原理及安装位置。 2．接通电源，等给水箱溢流后排净测压管中的气泡，用橡胶塞堵住出口，若所有测压管水位均齐平，说明气已排净，否则要重新排气。 3．打开橡胶塞，用阀门调节流量，待水稳定后观察各断面两测压管的区别和现象；观察文丘里进口断面和喉管断面的测压管水头的变化和流速水头的大小；观察阀门前后断面的测压管水头变化，加深对局部水头损失的理解；观察14、15测压管咀在同一断面的不同位置，为什么14、15测压管水头相等？16、17测压管咀也在同一断面的不同位置，为什么16、17测压管水头不相等？，加深对恒定流里渐变流与急变流特性的理解。 4．改变流量，观察测压管水头线和管轴线总水头线的变化趋势（注：由于毕托管探头布置在管轴线上，因此测到的是管轴线上的总水头线，它比管道的平均总水头线要高，管道的平均总水头线可通过测量流量，然后算出管道各断面的平均流速和流速水头，再加上各断面的测压管水头而获得），了解测压管水头线和总水头线怎样通过实验方法测出。 5．实验完毕，关闭电源，打开阀门放空积水。 四 注意事项 1、调节流量后，等测压管读数稳定后记录数据。 2、作图时10、11、13数据不用。 五 预习和思考题 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