内科大水力学实验指导05单项量测实验.docx
实验项目五：单项量测实验(-)流体静力学实验一、实验目的要求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 .通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨，进一步提高解决静力学实际问题 的能力。二、实验装置本实验装置如图一所示。说明1 .所有测管液面标高均以标尺(测压管2)零读数为基准；2 .仪器铭牌所注Vc. 系测点B、C、D标高；若同时取标尺零点作为静力学 基本方程的基准，WJVbs Vc, 口亦为Zb、Zc、Zd;3 .本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。三、实验原理1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z + - = constr或P = PO + #(LI)式中：Z被测点在基准面的相对位置高度；P被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；Po水箱中液面的表面压强；y液体容重；h被测点的液体深度。图一流体薛力学实验装置图1.测压管5. U型测压管9.油柱4.真空测压管8.截止阀2.带标尺测压管6.通气阀10.水柱3.连通管7.加压打气球11.减压放水阀另对装置有水油（图二及图三）U型测管，应用等压面可得油的比重SO有下列关系:c =&=仁.L八一*该式推如下：当U型管中水面与油水界面齐平（图二），取其顶面为等压面，有P（H=Y<0% =Y（）H另当U型管中水面和油面齐平面（图三），取其油水界面为等压面，则有POI=Ysh =YoH 又 P02 =-Yh =Yoh -YCoH由（La）、（Lb）两式联解可得：H = h I + h2代入式（La）得：h +h2YYO 二 M据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S。四、实验方法与步骤1 .搞清仪器组成及其用法。包括：1）各阀门的开关；2）加压方法 关闭所有阀门（包括截止阀），然后用打气球充气;3）减压方法开启筒底阀11放水；实验条 件次序水箱液面 V0测压管液 面h压强水头测压管水头- = Vh-V0- = vw -v DY=Vw-Vc y血= NHZD YZc+区 YZd+*Po=O1Po>0123Po<0 （其中 一次 Pb<O123表1流体静压强测量记录及计算表单位：cm注：表中基准面选在 ZC=Cm ZD=Cm表2油容重测量记录及计算表单位：cm条件次序水箱液面标 尺 读数()测压管2液面 标尺读数Hi=s7h-（）而Hi=Vq-Vh% Xo 后Oq -7 %+色Po>0 且U型管中水 面与油水交界 面齐平1So= =NZcm323Po<O 且U型管中水 面与油面齐平1234）检查仪器是否密封加压后检查测管1、2、5液面是否恒定。若下降，表明漏气，应查明原因并加以处理。2 .记录仪器号NO及各常数（记入表1）。3 .量测点静压强（各点压强用厘米水柱高表示）。1）打开通气阀6 （此时Po=0）,记录水箱液面标高（）和测管2液面标高（此时（） = Vh）;2）关闭通气阀6及截止阀8,加压使之形成po>O,测记。及心3）打开放水阀11,使之形成Po<O （要求其中一次也<0,即测记。及 Y4 .测出T测压管插入小水杯中的深度。5 .测定油比重So。1）开启通气阀6,测让»；2）关闭通气阀6,打气加压（po>O）,微调放气螺母使U形管水面与油水交界面齐平（图 1.2）,测记。及Vh （此过程反复进行3次）；3）打开通气阀，待液面稳定后，关闭所有阀门；然后开启放水阀11降压（po<O）,使 U形管中的水面与油面齐平（图1.3）,测记。及Vh （此过程亦反复进行3次。） 五、实验成果及要求1 .记录有关常数。实验装置台号No各测点的标尺读数为：Vb = cm, Vc= cm, Vp= cm, - Ncm3o2 .分别求出各次测量时，A、B、C、D点的压强，并选择一基准检验同一静止液体内 的任意二点C、D的（Z + P）是否为常数。3 .求出油的容重。4 .测出4#测压重管插入小水杯水中深度。六、实验分析与讨论1 .同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？2 .当PBVO时，试根据记录数据确定水箱内的真空区域。3 .若再算一根直尺，试采用另外最简便的方法测定几。4 .如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？5 .过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？ 哪一部液体是同一等压面？6 .用图Ll装置能演示变液位下的恒定流实验吗？7 .该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面半升高H,实验时,若以po=O 时的水箱液面作为测量基准,试分析加气增压后,实际压强（H+ 6 ）与视压强H的相对误差值. 本仪器测压管内径为0. 8cm,箱体内径为20cm.（二）渗流电模拟实睑一、实验目的和要求：目的：1 . 了解电拟法实验原理2 .学习电拟法实验的设备安装和使用（包括模型制作，电路安装及仪器使用）。要求：用试验方法测定平面势流的等势线，并根据等势线绘制流网。二、实验设备和示意图：设备：电拟模型盘，XDz信号发生器，DI61检波式晶体管毫伏表探针、电源。1. 电拟模型盘：将工程上渗流区轮廓按比例缩小，用有机玻璃制作模型盘，盘内装有 导电液，透水边界线设导电极，盘极放有方格坐标。2. XD2信号发生器提供低压交流电压信号。3. DA16-1晶体管亳伏表及探针用于检测电场电压信号。电拟法测等势线的装置三、实验原理：电拟法是根据地下水流动区域中水流要素和电场流动区域的电流要素在数学和物理上 所具有的相似性而建立，用电场模拟渗流场。若使渗流场和电场保持几何相似和边界条件相似，导电性与渗流性质相似，则在电场 中测出等电位线就可模拟渗流场的等势线即等水线，根据此原理，用水电比拟法作出渗流场 的等势线后，可进而绘出流网，并用流网解平面渗流问题。四、实验步骤：1 .将模型盘不透水轮廓线各点坐标绘制在方格纸上。2 .模拟盘底部调水平，用酒精擦洗汇流板，然后倒入12公分清水。3 .将XD2信号发生器频率调到u.OOOHz,衰减拨至0位，按线路图接线，连通电源, 将电压调至3伏，仪器预热半个小时。4 .将DAI6-1晶体管亳伏表面板后电源接线拨至220V档，把输出线路接然后按线路 图接通电源，预热15分钟。5 .测试：（a）测等势线；将上、下游两端电压十等分，并将探针沿与流线正交的方向 左右移动，寻找LV的位置，记录下该点坐标，并描绘在方格线上，将有工的点联接起来，1010就是一条等势线。（b）测流线：将两端电压五等分，并将探针沿与等势线正交方向左右移动 寻找的点，记录下该点位置，并绘制到座标纸上，然后将IV的点连点起来，即成一条 流线。6 .用同样方法寻找其他各行等势线（流线）的点。7 .根据流网原理，已知等势绘制流网（反演装置利用测得的流线绘制等势线）。五、注意事项：1 .本实验使用精密仪器，课前需预习，操作需严格按规程进行，通电前检查好线路， 输出电压调至低电压3伏档，以保证实验安全。2 .线路联结后，经教师同意后方可接通电源。3 .测等势线靠两端边界需测密些。且边测等电位边标志在图上，以便判断测点分布和 等势线是否合理，便于补测和修改。4 .测等电位点时，在边界形状急剧变化区域内，可适当加密测点，以提高等电位线精 度。
