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流体力学(甲) 实验指导书 水利与建筑工程学院 水工水力学与泥沙实验室 2011年7月 前言 《流体力学》课程是很重要的专业技术基础课程。在很多工程技术专业的教学计划中都要安排学习这门课程，只是不同专业对课程的内容和学时的要求不同。从学科发展看，流体力学是一门技术科学，理论与实践紧密结合，实验方法是促进其发展的重要研究手段，仍是检验与深化研究成果的重要手段；现代实验技术的迅猛进展，更促进了流体力学的蓬勃发展。所以，流体力学实验是流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。 通过流体力学实验可达到下述教学要求： 1. 观察水流现象，增强感性认识，提高理论分析的能力。 2. 验证工程流体力学原理，测定实验系数值，以巩固理论知识的学习。 3. 培养分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告的能力。 4. 培养严谨踏实的科学作风和融洽合作的共事态度以及爱护国家财产的良好风尚。 总之，要重视实验环节，不断加强教学实验的内容与深度；创造条件能使学生逐步学会独立操作实验和分析实验成果，以培养学生的动手能力和进行科学实验研究的初步能力。 目 录 实验一 静水压强实验…………………………………………1 实验二 雷诺实验………………………………………………4 实验三 沿程水头损失实验…………………………………8 实验四 局部水头损失实验…………………………………15 实验五 能量方程实验………………………………………19 实验六 动量方程实验………………………………………23 实验七 孔口、管嘴出流实验…………………………………27 实验一 静水压强实验 一、实验目的与要求 1. 观察在重力作用下，液体中任意两点A、B的位置高度（水头）、测压管高度（或真空度）和测压管水头，验证静水压强公式。加深理解水静力学基本方程式的物理意义和几何意义，理解位置水头、压强水头及测压管水头等基本概念； 2. 学习使用液体压力计测压强，测量当(为当地大气压强)、、时的A、B两点的绝对压强和相对压强。 3. 测定表面压强的真空度，加深对真空压强、真空度的理解； 4. 学习测量液体比重的方法。 二、实验装置 静水压强实验装置如图1所示。 图1 静水压强实验装置图1. 图1 静水压强实验装置图 1.水箱；2.测压管；3.升降调压筒；4.气门。 三、实验原理 水静力学讨论静水压强的特性、分布规律及如何根据静水压强的分布规律来确定静水总压力。 （一）静水压强的特性 流体静止时不承受切应力，一旦受到切应力时就产生变形。从这个定义出发，可以认为在静止的液体内部，所有的应力都是正交应力。因此，静水压强具有两个特性： 1. 静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面； 2. 任一点静水压强的大小和受压面的方向无关，或者说作用于同一点上的各方向的静水压强大小相等。 （二）静水压强的基本方程 在重力作用下，处于静止状态下的不可压缩均质液体，其基本方程为， （常数） 式中，Z—单位重量液体相对于基准面的位置高度，称位能或位置水头； —单位重量液体的压能或压强水头； —静止液体中任意两点的静水压强； —液体的容重。 该方程表明静止液体中任意一点的单位位能和单位压能之和为常数。 该方程也可以写为， 上式表明在静止液体中，液面下任一点的静水压强等于液面压强与从该点到液面的单位面积上的液体重量之和。液面压强遵循巴斯加原理，将等值地传递到液体内部所有各点上。所以表面压强为一定值时，静水压强是水深的函数，即只随水深变化。 四、实验方法与步骤 1. 打开箱顶气门，使箱内水面压强（pa大气压强），观察各测压管水面位置，找出等压面。 2. 关闭箱顶气门，升高调压筒，使P0Pa，等水面稳定后，记录各测压管读数，改变P0，重复3次。 3. 降低调压筒，使P0Pa，当水面稳定后记录各测管读数。改变P0，重复3次。 4. 记录A、B点到基准面的高度ZA、ZB，则测压管水头为， 比较每次测的H值，可以验证测压管水头是否相同。 5. 将测出的测压管水面高程差乘以液体容重，可以算出箱内水表面压强P0值（相对压强），并验证静水压强公式，计算其他液体的容重， 式中，—水的容重，—酒精的容重。五、实验成果及要求 实装置验台号NO.___________ A点标高读数：ZA= 表1 静水压强实验记录计算表 单位：cm, N/m3 状 态 测次 测压管标高读数 计 算 结 果 Z1 Z2 Z4 Z5 Z6 Z7 Z1-ZA pA Z5-Z4 p0 Z7-Z6 p0 大 于 pa 1 2 3 p0 小 于 pa 1 2 3 注：Pa为当地大气压强 六、实验分析与讨论 1. 用实验结果说明，重力作用下静止液体压强的基本规律。 2. 表面压强P0的改变，基准面0—0线位置的改变，对A、B两点的位置水头与压强水头有什么