流体力学实验内容.doc

实用标准文案 精彩文档 一、静水压强量测实验 （一）目的要求 1.掌握用测压管测量流体静压强的技能； 2.验证不可压缩流体静力学基本方程； 3、测定另一种液体的重率； 4、要求掌握U形管和连通管的测压原理以及运用等压面概念分析问题的能力。 （二）实验设备 实验设备如下图所示。 （三）实验步骤及原理 1、打开通气孔，使密封水箱与大气相通，则密封箱中表面压强p0等于大气压强pa。那么开口筒水面、密封箱水面及连通管水面均应齐平。 2、关闭通气孔，将开口筒向上提升到一定高度。水由开口筒流向密封箱，并影响其它测压管。密封箱中空气的体积减小而压强增大。待稳定后，开口筒与密封箱两液面的高差即为压强差，这个水柱高度h也等于，而U形管两液面的压差也应等于。 3、如果将开口筒向下降到一定高度，使其水面低于密封箱中的水面，则密封箱中的水流向开口筒。因此，密封箱中的空气的体积增大而压强减小，此时p0pa，待稳定后，其压强差称为真空，以水柱高度表示即为真空度： 4、按照以上原理，可以求得密封箱液体中任一点A的绝对压强。 设A点在密封箱水面以下的深度为h0A，在1号管和3号管水面以下的深度为h1A 和h3A，则： 5、由于连通管和U形管反映着同一的压差，故有： 由此可以求得另一种液体的容重： 。 （四）注意事项 1、首先检查密封箱是否漏气（检查方法自己考虑）。 2、开口筒向上提升时不宜过高，在升降开口筒后，一定要用手拧紧左边的固定螺丝，以免开口筒向下滑动。 （五）量测与计算 静水压强仪编号 ； 实测数据与计算（表1.1、表1.2）。 表1.1 观测数据 名 称 测压管液面高程读数 液 面 高 程 单 位 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 1 2 1 2 表1.2 计算 算序 项 目 单位 1 2 1 2 1 厘米 2 3 4 5 6 注：设A点在水箱水面下的深度h0A 厘米。 （六）回答问题 1、第1、2、3号管和4、6号管，可否取等压面？为什么？ 2、第1、4、6号管和1、3号管中的液面，是不是等压面？为什么？ 实用标准文案 精彩文档 二、动量方程验证实验 （一）实验目的 1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。 （二）实验原理 应用力矩平衡原理如图2.1所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。 力矩平衡方程：， 式中：；； ；。 图2.1 力矩平衡原理示意图 恒定总流的动量方程为 若令，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面的作用力公式为： 式中：；；射流射向平板或曲面板后的偏转角度。 时，。水流对平板的冲击力 时， 时， （三）实验设备 实验设备及各部分名称见图2.2，实验中配有平面板和及的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。 （四）实验步骤 1、记录管嘴直径和作用力力臂。 2、安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态(杠杆支点上的气泡居中) 3、启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平 图2.2 动量原理实验仪 板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录砝码质量和力臂。 4、用体积法测量流量用以计算。 5、将平面板更换为曲面板，测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。 关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。 （五）注意事项 1、量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。 2、测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。 3、测流量一般测两次取平均值，以消除误差。 （六）实验成果及要求 有关常数。 喷管直径d= cm， 作用力力臂L= 7 cm 记录及计算（见表2.1）。 表2.1：计录及计算表 测次 体积 cm3 时间 s 流量 cm3/s 平均流量 cm3/s 流速 cm/s 冲击板角度α 砝码重量 N×10-5 力臂L1 实测冲击力 F实 N×10-5 理论计算冲击力F理 N×10-5 成果分析：将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板 的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。 （七）思考题 1、有差异，除实验误差外还有什么原因？ 2、实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？ 三、孔口与管嘴流量系数验证实验 （一）实验目的 1、了解孔口流动特征，测定孔口流速系数和流量系数。 2、了解管嘴内部压强分布特征，测定管嘴流量系数。 （二）实验原理 当水流从孔口