文档介绍：工程流体力学实验报告实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或() 式中: z被测点在基准面的相对位置高度; p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; p 0水箱中液面的表面压强; γ液体容重; h被测点的液体深度。另对装有水油(图 及图 ) U型测管,应用等压面可得油的比重 S 0有下列关系: () 据此可用仪器(不用另外尺)直接测得 S 0。实验分析与讨论 1. 同一静止液体内的测管水头线是根什么线? 测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。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。 B <0 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。,相应容器的真空区域包括以下三部分: (1) 过测压管 2 液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管 2 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,测压管 4 中,该平面以上的水体亦为真空区域。(3) 在测压管 5 中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管 2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管 4液面高于小水杯液面高度相等。 3. 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ 0。最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管 5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度 h和h 0,由式,从而求得γ 0。 4. 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差, 毛细高度由下式计算式中,为表面张力系数;为液体的容量; d为测压管的内径; h为毛细升高。常温(t=20 ℃)的水, = , = 。水与玻璃的浸润角很小,可认为 cos θ= 。于是有(h、d单位为 mm) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于 10mm 时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机玻璃作测压管时,浸润角较大, 其 h较普通玻璃管小。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,但在计算压差时,互相抵消了。 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,它仅相对管 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)连通介质为同一均质液体;( 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。 装置能演示变液位下的恒定流实验吗? 关闭各通气阀门,开启底阀,放水片刻,可看到有空气由 c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知,测压管 1的液面始终与 c点同高, 表明作用于底阀上的总水头不变,故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例,医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 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 P 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+δ)与视在压强 H 的相对误差值。本仪器测压管内径为 ,箱体内径为 20cm 。加压后,水箱液面比基准面下降了,而同时测压管 1、 2的液面各比基准面升高了 H, 由水量平衡原理有则本实验仪 d=, D=20cm, 故 H= 于是相对误差有因而可略去不计。其实,对单根测压管的容器若有 D/d 10或对两根测压管的容器 D/d 7时,便可使 。实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验实验原理在实验管路中沿管内水流方向取 n 个过断面。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 a1=a2= … an=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 v及,从而即可得到各断面测管水头和总水头。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? 测压管水头线( P-P )沿程可升可降,线坡 J P 可正可负。而总水头线( E-E )沿程只降不升,线坡 J恒为正,即 J>0 。这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件, 动能和势能可相