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水力学实验指导书汇总 水力学实验指导书汇总 PAGE / NUMPAGES 水力学实验指导书汇总 一、静水压强实验 一、实验目的 1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解，验证静止液体中，不同点对 于同一基准面的测压管水头为常数（即 z p C ）。 g 2、学习利用 U 形管测量液体密度。 3、建立液体表面压强 p0 pa ， p0 pa 的概念，并观察真空现象。 4、测定在静止液体内部 A、 B 两点的压强值。 二、实验原理 在重力作用下，水静力学基本方程为： z p C g 它表明：当质量力仅为重力时，静止液体内部任意点对同一基准面的 z 与 p 两 g 项之和为常数。 重力作用下，液体中任何一点静止水压强 p p0 gh ， p0 为液体表面压强。 p0 pa 为正压； p0 pa 为负压，负压可用真空压强 pv 或真空高度 hv 表示： pv pa pabs pv hv g 重力作用下，静止均质液体中的等压面是水平面。利用互相连通的同一种 液体的等压面原理，可求出待求液体的密度。 三、实验设备 在一全透明密封有机玻璃箱内注入适量的水，并由一乳胶管将水箱与一可 升降的调压筒相连。 水箱顶部装有排气孔 k1 ，可与大气相通， 用以控制容器内液 体表面压强。若在 U 形管压差计所装液体为油， 油 水 ，通过升降调压筒可 调节水箱内液体的表面压强，如图 1-1 所示。 测压板 调压筒 K K K A 1 2 3 4 5 6 油 密闭水箱 B 图 1—1 四、实验步骤 1、熟悉仪器，测记有关常数。 2、将调压筒旋转到适当高度， 打开排气阀 k1 ，使水箱内的液面与大气相通， 此时液面压强 p0 pa 。待水面稳定后，观察各 U 形压差计的液面位置，以验证 等压面原理。 3、关闭排气阀 k1 ，将调压阀升至某一高度。 此时水箱内的液面压强 p0 pa 。 观察各测压管的液面高度变化并测记液面标高。 4、继续提高调压筒，再做两次。 5、打开排气阀 k1 ，使之与大气相通，待液面稳定后再关闭 k1 （此时不要移 动调压筒）。 6、将调压筒降至某一高度。此时 p0 pa 。观察各测压管的液面高度变化， 并测记标高，重复两次。 7、将调压筒升至适当位置，打开排气阀 k1 ，实验结束。 五、注意事项 1、升降调压筒时，应轻拉轻放，每次调压高度不宜过大。 2、在测记测压管液面标高时， 一定要待液面稳定后再测读数。 若 p0 未变而 测压管水面持续变化时，则表明阀门漏气，应采取修复措施。 六、思考题 1、什么情况下 3、4 两根测压管的高度相同？ 2、液面标高 4 3 与 6 5 相等吗？为什么？ 3、调压筒的升降为什么能改变容器的液面压强 p0 ？ 4、实验时，密封容器内的水面能不能低于 A 点，为什么？ 二、流线演示实验 一、实验目的 1、应用流动演示仪演示各种不同边界条件下的水流形态，以观察在不同边 界条件下的流线、旋涡等，增强对流体运动特性的认识。 2、应用流动演示仪演示水流绕过不同形状物体的驻点、尾流、涡街现象及 非自由射流等，增强对这些现象的感性认识。 二、实验设备和仪器 流线可以形象地显示各种水流形态及其水流内部质点运动的特性。而通过 各种演示设备就可以演示出流线。 常用的有烟风洞、 氢气泡显示设备， 及流动演 示仪等。现以流动演示仪为例加以说明。 图 2-1 为流动演示仪的示意图，该仪器用有机玻璃制成，通过在水流中掺气的方法，演示不同边界条件下的多种水流现象， 并显示相应的流线。 整个仪器 有不同的单元组成。 每个单元都是一套独立的装置， 可以单独使用， 亦可同时使 用。 三、实验步骤 （一）、操作程序 1、接通电源，打开开关。 2、用调节进气量旋钮， 调 节气泡大小。 （二）演示内容 Ⅰ型：显示圆柱绕流等的流 线，该单元装置能十分清楚地显示出流体在驻点处的停滞现象、 边界层分离状态 分离状况及卡门涡街现象。 1、驻点：观察流经圆柱前端驻点处的小气泡运动特性，可 图 2-1 了解流速与压强沿圆柱周边的变化情况。 2、边界层分离：流线显示了圆柱绕流边界层分离现象，可观察边界层分离 点的位置及分离后的回流形态。 3、卡门涡街：即圆珠柱的轴与水流方向垂直，在圆柱的两个对称点上产生 边界层分离，然后不断交替在圆柱下游两侧产生旋转方向相反的旋涡， 并流向下 游。 Ⅱ型：显示桥墩、机翼绕流的流线。 该桥墩为圆珠笔头方尾的绕流体。水流在桥墩后的尾流区内也产生卡门涡 街，并可观察水流绕过机翼时的运动状态。 Ⅲ型：显示逐渐收缩、逐渐扩散及通过孔板 （或丁坝）纵剖面上的流线图像。 1、在逐渐收缩段，流线均匀收缩，无旋涡产生；在逐渐扩散段可看到边界 层层分离而产生明显的漩涡。 2、在孔板前，流线逐渐