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水力学实验报告

实验组别：A1

实验组员：

实验日期：5月5日;5月7日;5月10日

土木系

2019年5月
1流体静力学综合型实验

一、实验目的和要求

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观察分析，加深流体静力学基本概念
理解，提高解决静力学实际问题的能力。

二、实验原理

1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程
p
zC或ppgh
g0
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）；

p0——水箱中液面的表面压强；
——液体密度；

h——被测点的液体深度。

三、实验内容与方法

1.定性分析实验
(1)测压管和连通管判定。
(2)测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。
(3)观察测压管水头线。
(4)判别等压面。
(5)观察真空现象。
(6)观察负压下管6中液位变化
2.定量分析实验
(1)测点静压强测量。

根据基本操作方法，分别在p0=0、p0>0、p0<0与pB<0条件下测量水

箱液面标高0和测压管2液面标高H，分别确定测点A、B、C、D的压强

pA、pB、pC、pD。
实验数据处理与分析参考四。

四、数据处理及成果要求

1.记录有关信息及实验常数
实验设备名称：静力学实验仪实验台号：__No.1___
实验者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_

-2-2-
各测点高程为：B=2.110m、C=-2.910m、D=-5.910
2m

-2-2
基准面选在2号管标尺零点上zC=-2.910m、zD=-5.910m
2.实验数据记录及计算结果（参表1，表2）
3.成果要求
(1)回答定性分析实验中的有关问题。
pp
(2)由表中计算的zC、zD，验证流体静力学基本方程。
CgDg
pp
答：实验结果表明zC=zD，由于C点和D点在任意不同深度位
CgDg
P
置，因此验证了流体的静力学的基本方程ZC。
g

五、分析思考题

1．相对压强与绝对压强、相对压强与真空度之间有什么关系？测压管能测量
何种压强？
答：①绝对压强：以绝对零压为起点计算的压强或完全真空状态下的压强为

基准计算的压强。常用Pabs表示

相对压强：或称为表压强，简称表压，是指以当地大气压Pa为基准计算的压

强。常用P表示。当所测量的系统的压强等于当时当地大气压时，压强表的指针
为0，也就是表压为0。
绝对压强恒大于等于零，而相对压强值可正可负可为零。

两者的关系：PPabsPa

②真空度Pv，当被测量的系统的绝对压强小于当时当地的大气压时，当时当
地的大气压与系统绝对压之差，称为真空度。此时所用的测压仪表称为真空表。
真空度可以用水柱高度来表示，即PvPghv（式中hv为真空高度）
③测压管能测相对压强。
2．测压管太细，对测压管液面读数造成什么影响？
答：若被测液体为水，当测压管太细时，测压管液面因毛细现象而产生液面
上升现象，造成误差。毛细高度
4cos
h
d

式中，为表面张力系数；为液体的容重；d为测压管的内径；h为毛细升
高。常温(t=20℃)的水，=7.28N/m，=0.98N/m。水与玻璃的浸润角很小，可
29.7
认为cosθ=1.0。于是有h(h、d单位为mm)
d
一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，
当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润

角较大，其h较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测
量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
3．本仪器测压管内径为0.8×10-2m，圆筒内径为2.0×10-1m，仪器在加气

增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若近似以p0=0时
的水箱液面读值作为加压后的水箱液位值，那么测量误差/H为多少？
答：加压后，水箱液面比基准面下降了，而同时测压管1/2的液面比各基
准面升高了H，由水量平衡原理则有

D2
2d2H
44
d
则（2）2
HD

代入数据则有0.0032
H
于是相对误差
HH0.0032
0.0032
HH10.0032
因此可以忽略不计。

对于单根测压管的容器若有D＞10或对两根测压管有D＞14时，便可使
dd
＜0.01。
表1流体静压强测量记录及计算表
压强水头测压管水头
水箱液测压管
p
实验条件次序面0液面HpApBpCpDcpD
H0