液体力学实验报告(土木)2014级.doc

华 东 交 通 大 学 土 建 学 院 流体力学（大类） 实 验 指 导 书 及 报 告 班级： 姓名： 学号：  实验一 点压强量测实验 一、实验目的与要求 1.掌握测量任一点相对压强与绝对压强的方法，并加深理解相对压强与绝对压强的概念； 2.验证水静力学的基本方程，掌握测压管与压差计的工作原理与量测技能； 3.熟练并准确完成测压管与压差计的读数任务； 4.通过实验分析，学会应用水静力学知识解决实际工程测量问题。 二、实验原理 实验原理主要为静力学的基本方程及原理，即： （1）在重力作用下，水静力学的基本方程： Z+P/γ=C（常数）或P=P0+γh。 式中：Z-被测点与基准面的垂直高度； P-被测点的静水压强；P0为水箱的液面压强； γ-水的容重； h-被测点在水箱中的垂直淹没深度。 （2）静力学的等压面原理，即对于连续同种介质，液体处于静止状态时，水平面即为等压面。 三、实验仪器与装置 本点压强量测实验主要的仪器设备包括：带标尺的测压管，U型测压管，加压打气球，量杯等。实验装置流程如图1所示。 图1 点压强量测实验装置 四、实验方法与步骤 1.熟悉实验装置的主要组成构件及各部分的功能与作用，包括加压与减压方法，检查仪器是否密封等。 2.记录实验装置流程中的主要常数。 3.打开通气阀1，保持液面与大气相通，此时水箱水面压强P0=Pa，其相对压强为零，观测记录水箱液面为大气压强时各测压管液面高度； 4.水面增压操作：关闭放水阀，用打气球向水箱水面以上气体空间加压，并分别使管1与管2水面上升约3cm时停止加压，并关闭阀1，读取并记录各测压管液面高度值，包括测压管1与测压管2中水面至标尺起点高度h1与h2，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。计算水箱液面下A、B两点的压强及液面压强。重复该步骤操作两次，每次操作使测压管高度变化3cm左右，便于读数。 5.水面减压操作：关闭通气阀，打开放水阀并缓慢放水，放出少许水量后，读取并记录两测压管及U型测压管液面至标尺起点的高度h1、h2、h3与h4，与U型测压管两管中水面至标尺起点的高度h3与h4，以及水箱液面相对于水箱底面的高度。计算水箱液面下A、B两点的压强及液面压强。重复该步骤操作两次，并每次操作使测压管高度变化3cm左右，便于读数。 6.实验结束后使实验设备恢复原状。 五、实验结果与计算 量测次数 水箱液面高度 h1=PA/γ (cm) h2=PB/γ (cm) h3 (cm) h4 (cm) ZA+PA/γ (cm) ZB+PB/γ (cm) P0/γ=h4-h3 (cm) Z0+P0/γ (cm) 1 P0=P 2 P0Pa 3 4 5 P0Pa 6 7 六、思考题 1.如测压管管径太细，对测压管液面的读数有何影响？在毛细管现象影响下，测压管的读数如何减少误差？ 2.同一静止液体内的测压管水头线是什么线？ 3.用本实验装置能否测出装置中A、B两点及水箱水面的绝对压强，为什么？ 4.绝对压强与相对压强、真空度的关系是什么？ 实验二 雷诺实验 一、实验目的要求 2. 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则； 3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流的流态判别准数。 二、 实验装置 1装置简图 图1 雷诺实验装置图 1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 有色水水管 6. 稳水孔板 7. 溢流板 8. 实验管道 9. 实验流量调节阀 10. 稳压筒 11.传感器 12. 智能化数显流量仪 2. 装置说明与操作方法 供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3~5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。实验流量由调节阀9调节。流量由智能化数显流量仪测量，使用时须先排气调零，所显示为一级精度瞬时流量值，详见伯努利方程实验。水温由数显温度计测量显示。 三、 实验原理 1883, 雷诺(Osborne Reynolds)采用类似于图1所示的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊地呈层状有序的直线运动，流层间没有质点混掺，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点作杂乱无章的