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水力学实验指导书

静水压强实验

（一）实验目的和要求

掌握用测压管测量静水压强的技能；

加深理解水静力学基本方程式及等压面的概念；

验证不可压缩流体静力学基本方程；

测定某种液体的重度和比重；

观察封闭容器内静止液体表面压力及其液体内部某空间点上的压力；

观察压力传递现象；

通过对水静力学现象的实验分析，进一步提高解决实际问题的能力。

（二）实验装置

本实验装置如图3.1所示。

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图3.1水静力学实验装置图

1.密封容器；2.B管；3.A管；4.加压器；5.排气阀；6.测尺；7.U形管；8.放水阀

（三）实验原理

根据液体平衡规律，在重力场中静止液体的压强分布可表示为：

即在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。有：

式中：z—被测点相对基准面的位置高度；p—被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；?—液体重度；h—被测点的液体深度。

测压管的一端接大气，这样就把测管水头揭示出来了。再利用液体的平衡规律，可计算连通的静止液体区域中任何一点的压强，包括测点处的压强。这就是测压管量测静水压的原理。

压强水头和位置水头z之间的互相转换，决定了液柱高和压差的对应关系：。在压差相同的情况下，不同的液体对应不同的液柱高。用这个原理可以测定某种液体的重度。

另对装有某种液体的U型测管（图3.2），应用等压面方程可计算得该液体的重度?x：

当p010时（图3.2（a），有：

当p020时（图3.2（b），有：

式中：?w—水的重度（???????m?）；?x?被测液体的重度（???m?）；h1、h2、H—测压管读数（cm），见图示。

（b）

图3.2测定某种液体重度装置示意图

（四）实验方法与步骤

1．搞清仪器组成及其用法。包括：

各阀门的开关；

加压方法：关闭所有阀门，然后用加压器加压；

减压方法：关闭排气阀，开启筒底阀8放水；

检查仪器是否密封。加压后检查测管A管、B管和U型管液面高程是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。

2.量测点静水压强（各点压强用厘米水柱高表示）。??

打开通气阀5（此时p0=0），记录水箱液面标高▽0、测管A、B和U型测压管各液面标高▽H（此时▽0=▽1=▽2，▽3=▽4）；

关闭排气阀5，用加压器加压使之形成p00，测记▽0、▽1、▽2、▽3、▽4；

打开排气阀5，使液面恢复到同一水平面上，关闭排气阀，打开放水阀8，使之形成p00，测记▽0、▽1、▽2、▽3、▽4。

3.测定某种液体重度。

应用2的测定结果计算被测液体的重度。

（五）成果及要求

1．实验装置台号NO：_____

2.记录有关常数：各测点的标尺读数为：cm，cm，KN/cm3

3．分别求出各次测量时，A、B的压强，并选择一基准面检验同一静止液体内的点A、B的是否为常数。

3．求出某液体的重度。

4．实验记录及计算结果列于下表。

静水压强测量记录表

条件

测次

水箱液面▽0（cm）

测压管液面▽H（cm）

p0=0

1

p00

1

2

3

p00

1

2

3

静水压强测量结果计算表单位：cm

条件

次序

水箱液面

▽0

压强水头

测压管水头

p0=0

1

p00

1

2

3

p00

1

2

3

某液体重度测量记录及计算表单位：cm

条件

次序

水箱液面▽0

A测压管液面▽1

U型测压管

液面

?x

▽3

▽4

p00

1

2

3

条件

次序

水箱液面▽0

测压管液面▽1

?x

p00

1

2

3

p00

1

2

3

（六）分析与讨论

1．同一静止液体内的测压管水头线有何特点、有何意义?

2．当时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。

3．如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响?

4．哪一部分液体是同一等压面?

文丘里流量计率定实验

（一）实验目的和要求

1．掌握文丘里流量计的原理。

2．学习用比压计测压差和用体积法测流量的实验技能。

3．利用量测到的收缩前后两断面1-1和2-2的测管水头差，根据理论公式计算管道流量，并与实测流量进行比较，从而对理论流量做出修正，得到流量计的流量系数，即对流量计做出率定。

（二）实验装置

本实验装置如图3.3所示。

图3.3文丘里流量计率定实验装置图

1.水箱；2.上水管；3.水泵开关；4.下水管；5.稳水栅；6.7.