静水力学实验

清华大学水利水电工程系水力学实验室

水 力 学 流体力学

课程教学实验指示书

平面上的静水总压力量测实验

原理简介

在已知静止液体中的压强分布之后，通过求解物体表面A上的矢量积分 ?∫∫pndA 即可

A

G

得到总压力。完整的总压力求解包括其大小、方向、作用点。 一. 静止液体作用在平面上的总压力

z 这是一种比较简单的情况，是平行力系的合成，即

GG

?∫∫pndA=?n∫∫pdA.

A

A

作用力垂直于作用面，指向自己判断。

z 静压强分布是不均匀的，沿铅垂方向呈线性分布，

其平均值为作用面（平面图形）形心处的压强。总压力大小等于作用面形心C处的压强pC乘上作用面的面积A，即

∫∫pdA=pCA.

A

z 如果平面上作用着均匀分布力，其合力的作用点

将是作用面的形心，而静压强分布是不均匀的，浸没在液面下越深处压强越大，所以总压力作用点D位于作用面形心以下。 二. 矩形平面上的静水总压力

z 这是一种更加简便的情况，只要画出压强分布图就可以求出总压力的大小和作用点。单

位厚度作用面上总压力的大小等于压强分布图的面积，总压力的作用线过压强分布图的形心。

z 如压强为梯形分布，则总压力大小为：

1

P=ρg(h+H)ab

《流体力学（C）》

（土木工程专业）

实验指导与报告书

专班学姓

业级号名

华东交通大学流体力学实验室

目录

实验一 静水压强实验 ............................................................................... 1 实验二 能量方程实验 ............................................................................... 3 实验三 动量方程实验 ............................................................................... 9 实验四 雷诺实验 ..................................................................................... 14 实验五 管道沿程阻力系数测定 .............................................................. 18

实验一 静水压强实验

2015-2016学年度13级土木三班期末复习资料

水力学

一． 题型总览

1.判断题（每题1分，约10分）

例题：判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划×。 （1）对于孔口出流和管嘴出流，若出口面积相同，作用水头相等，则二者流量相同。（×）

（2）流体内部切应力的大小仅与流速梯度无关。（×）

（3）静止流体中点压强的大小，与其淹没深度有关，还与受压面的方位有关。（×）

2. 选择题（每题2分，约10分）

例题：①等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（ a ） (a)呈抛物线分布 (b) 呈对数线分布 (c)呈椭圆曲线分布 (d) 呈双曲线分布

②若在静水中取一六面体，那么作用于该六面体上的力有（ c ） (a) 切向力、正压力 (b) 正压力 (c) 正压力、重力 (d) 切向力、重力

【注：如果是一个不规则图形，那么作用于其上的力为正压力、切向力、重力】

3.简答题 （每题5分，10分） 【第五章&第八章】 ①层流与紊流内部切应力有何不同？

②试根据尼古拉兹实验，说明沿程阻力系数的变化规律？ ③写出管流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？

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大连理工大学网络教育学院

大工15春《水力学》开卷考试期末复习题

（一）选择题

1、实验室内采用内径为4mm的测压管测得某一点的压力水柱高为240mm，则实际的压强水柱高度为（ ）。

A．240mm B．233mm C．245mm D．261mm 答案：B

解析：取水与玻璃的接触角

h??w?0，所

osc?1w?，由公式计算毛细管的升高：

4?4?0.073??0.00745m?7mm?d9800?0.004

所以实际的压强水柱高度为240-7=233mm。

2、液体中某点的绝对压强为129kN/m2，则该点的相对压强为（ ）。

A．20kN/m2 B．27kN/m2 C．31kN/m2 D．35kN/m2 答案：C

解析：相对压强：以当地的大气压强

pa作为零压强表示液体中某点的压强，

记为p，它与绝对压强和大气压强的关系为：

-

因此，该点的相对压强=129kN/m2-98kN/m2=31kN/m2

3、实压力体与液体在曲面的（ ）侧，压力体内（

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．在油面上作水平运动的平板引起油层内油的速度分布为u=3y．已知油的动力粘度为μ，则作用在平板单位面积上的粘性阻力为 A. y B. 3y C. μ

D. 3μ 题1图 2．一封闭容器内，水面上气体的真空度pv=5kPa，水深1m处的相对压强为 A.-14.8kPa C.4.8kPa

B.-5kPa D.14.8kPa

3．如图所示，一等直径管流，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3为面上各点，各点的压强有以下关系 A.p1=p2 B.p1=p3 C.p2>p1 D.p3>p1

题3图

4．采用时均化概念分析紊流运动时，运动参数的 A.脉动量的时均值为零 C.时均量和脉动量之和为零

B.时均量为零 D.脉动量为零

5．当流体在淹没情况下由管道流入很大的容器时，管道的出口水头损失系数ζ为 A.0 C.1

B.0.5 D.5

6．水管末端阀门突然关闭产生水击

一填空 1．静水内部任何一点的压强与作用面的方位 ，这是静水压强的第一特性。 2．过水断面的流量等于断面平均 与过水断面 的乘积。 3．通常所说的水力学三大基本方程是指恒定流情况下的 方程， 方程和 方程。

4．求沿程水头损失应用达西公式的关键是决定 值，应用谢才公式的关键是决定 值。

5．压强的大小根据起量点的不同，用 和相对压强来表示。

6. 单位体积液体所具有的质量称为该液体的 ，而单位体积液体所具有的重量称为该液体的 。

7. 水力最优断面是希望所选定的横断面形状在通过已知流量时面积 ，或者是过水面积一定时通过的流量 。

二绘制静水压力图（最后一个是绘制静水压力体）

三 名词解释

1. 流线 2. 均匀流 3. 过水断面 4. 测压管水头 5. 水力半径 6. 流管 四计算题

1. 如图1所示，一矩形断面平底的渠道，其宽度B为2.7m，河床在某断面处抬高h2为0.3m，抬高前的水深h为1.8m，抬高后水面降低h1为0.12m。若

一填空 1．静水内部任何一点的压强与作用面的方位 ，这是静水压强的第一特性。 2．过水断面的流量等于断面平均 与过水断面 的乘积。 3．通常所说的水力学三大基本方程是指恒定流情况下的 方程， 方程和 方程。

4．求沿程水头损失应用达西公式的关键是决定 值，应用谢才公式的关键是决定 值。

5．压强的大小根据起量点的不同，用 和相对压强来表示。

6. 单位体积液体所具有的质量称为该液体的 ，而单位体积液体所具有的重量称为该液体的 。

7. 水力最优断面是希望所选定的横断面形状在通过已知流量时面积 ，或者是过水面积一定时通过的流量 。

二绘制静水压力图（最后一个是绘制静水压力体）

三 名词解释

1. 流线 2. 均匀流 3. 过水断面 4. 测压管水头 5. 水力半径 6. 流管 四计算题

1. 如图1所示，一矩形断面平底的渠道，其宽度B为2.7m，河床在某断面处抬高h2为0.3m，抬高前的水深h为1.8m，抬高后水面降低h1为0.12m。若

实验1 静水压强实验

一、实验内容

1、测量密闭容器内任一点A的压强p。

2、测量液体的容重（如酒精，高锰酸钾溶液等）。 二、实验原理

由连通器原理，在容器上安装几根U形管，U形管一端与容器连通，一端开口与大气相通（见装置图），将要测量之溶液注入U形管内，若其中之一的容重r为已知，当容器内上部空气的压强大于或小于大气压强时，U形管中的二液面将有高差△h，由此根据水静力学基本方程po=pa+rh可计算出容器内的表面压强和容器的容重。

三、实验装置图

四、操作程序

1、检查仪器：打开密闭塞，检查装置是否放置水平。如不平整平之。 2、按紧密闭塞，将活动盛水桶上升或下降，检查装置是否有漏气现象，若有漏气则各U形管之液面将不断变化，此时应找出漏气部位堵住漏气。

3、上述两步完成后即可进行实验。实验分两种情形进行观测。 (1) po > pa（用活动盛水桶调节）；

1

(2) po < pa（用活动盛水桶调节）。 4、观测

对每种po情形测读各U形管内液面之读数，并记入记录表格。测读时应尽量减少误差。

五、记录表格

情 况 次数 ▽1 po > pa 第一次 第二次 po < pa 第一次 第二次 ▽2 测压管读数(cm) ▽3 ▽4 ▽5 ▽6 六、实验成果（按上表列表计算） 七、思考题

1、调压玻璃筒的液面与开口测压管1的液面在任何情况下都在同一高度上吗？三者的液面有什么关系？

2、提高或降低调压有机玻璃筒

本科教学实验指导书水力学实验

易文敏

编写

李克锋

四川大学水利水电学院

水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。

在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。

各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。

为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。

实验一静水压强

一、 实验目的：

1.

实测容器中的静水压强； 2.

测定X 液体的容重； 3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。

二、 实验设备：

如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U 型管，其中5管和6管组 成的U 型管装X 液体，其余U 型管装水。1管、3管和5管与大气连通，2

本科教学实验指导书

水力学实验

易文敏

编写

李克锋

四川大学水利水电学院 高速水力学国家重点实验室

1

水力学实验课的基本任务是：观察分析水流现象，验证所学理论，学会和掌握科学实验的方法和操作技能，培养整理实验资料和编写实验报告的能力。

在进行实验的过程中，要注意培养自己的动手能力和独立工作的能力。使每个实验者有观察现象，进行操作和组织实验的机会，并能独立进行整理分析实验成果，受到实验技能的基本训练。

各项实验分别介绍了每个实验的目的、原理、实验设备、步骤、注意事项，以及可供实验者编写实验报告时参考的表格。要求做好实验后，实验者要独立认真完成一份实验报告，按时交指导教师批阅。

为了使实验者能深入地掌握和巩固有关实验内容，每个实验项目的结尾都列有一定数量的思考题，供实验者进一步深入思考，并要求在实验报告中作出书面回答，随实验报告交指导教师审阅批改。

2

实验一 静水压强

一、实验目的：

1. 实测容器中的静水压强; 2. 测定X液体的容重；

3. 通过实验，掌握静水压强的基本方法和了解测压计的应用。 二、实验设备：

测压排调压筒23456B

如图所示，1管和2管、3管和4管、5管和6管组成三支U型管，其中5管和6管组成的U型管装X液体，其