механика жидкости и газа. Механика жидкости и газа. Лабораторная работа по дисциплине (учебному курсу)
 Скачать 0.62 Mb.
|
Лабораторная работа 1«Определение гидростатического давления жидкости»Тема. Общие законы управления статики жидкостей: гидростатическое давление и его свойства, виды давления жидкости. Цель работы 1. Определить цену деления стрелочного манометра в атмосферах, Н/м2, Па, мм рт. ст. учитывая, что манометр имеет сто элементарных делений. 2. Определить плотность второй жидкости, считая, что в левом дифференциальном пьезометре – вода. Схема установки представлена на рис. 1.1.  Рисунок 1.1 – Схема установки С помощью насоса 1 в ограниченном объёме 2 создаётся соответствующее давление, которое фиксируется манометром 3, а также двумя дифференциальными пьезометрами 4, заполненными: левый – водой, правый – жидкостью неизвестной плотности. По манометру 3 устанавливают давление, далее снимают показания дифференциальных пьезометров и, подставляя эти значения в уравнение (1.3), рассчитывают цену деления манометра 3 и плотность жидкости в правом пьезометре. Единичное гидростатическое давление зависит от глубины погружения точки и веса жидкости над данной точкой: p = gh, (1.3) где  – плотность жидкости (отношение массы жидкости к её объёму), кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; h – расстояние от точки в объёме жидкости до свободной поверхности, м.Результаты опыта представим в таблице
Далее определим цену деления манометра по формуле:   Цена деления манометра составит 157260/50=3145 Па = 3145 Н/м2 = 23,5 мм.рт.ст. Определим плотность второй жидкости исходя из предыдущей формулы  Вывод: в данной лабораторной работе мы практическим методом определили цену деления манометра, а также определили плотность жидкости в одном из пьезометров Лабораторная работа 2 «Сила давления жидкости на плоскую поверхность»Тема. Общие законы и управления статики жидкостей: силы гидростатического давления на различные геометрические поверхности. Цель работы: 1. Определение силы суммарного давления воды на плоскую стенку. 2. Расчет положения центра давления. 3. Построение эпюры давления и вычисление ее объема. Работа выполняется на опытной установке, изображенной на рис. 2.2.  Рис. 2.2 Труба квадратного сечения со стороной а = 95 мм закрыта наклонной крышкой площадью S= 127,5 см2 с углом наклона 45°. В резервуар налита вода ( = 1000 кг/м3). Крышка прижата к трубе силой давления воды р и силой собственной тяжести Gкp = 0,290 кг.Крышка поворачивается относительно линии уреза; расстояние от оси вращения до трубы od = 55 мм; mn = 90 мм. Конец крышки в точке с соединен с тросом T, который, проходя через блоки, вне резервуара прикреплен к площадке (Gпл = 0,125 кг) с грузом Gгp, причем G1 = Gгр + Gпл. Порядок выполнения работы В резервуар наливают до определенного уровня воду. Силой давления воды и силой собственной тяжести крышка закрывает сечение трубы. На площадку, закрепленную на тросе, устанавливают груз Gгр. Затем через спускной кран воду из резервуара выливают. Когда момент силы тяжести груза Gгр относительно оси 0 станет больше суммы моментов силы давления воды на крышку и силы тяжести крышки, последняя откроется, и вода потечет по трубе квадратного сечения. При проведении работы необходимо определить массу груза Gгр и измерить по водомерной трубке глубину Н воды в резервуаре в момент полного открытия крышки. Высота Н по результатам измерений составит 46 см Обработка опытных данных Силу давления воды на крышку вычисляют, установив давление в центре тяжести крышки, что определяется глубиной его погружения. Глубину погружения центра тяжести крышки в момент открытия устанавливают двумя методами: непосредственно измерением:  ;из уравнения сил, действующих на крышку в момент открытия. Уравнение моментов составляют относительно оси, проходящей горизонтально через точку 0. Пренебрегая силой трения в блоках и в шарнире крышки, получим:  где е =  эксцентриситет гидростатического давления, м; Ic = bh3 / 12 = a4/12 sin3a – момент инерции крышки относительно оси, проходящей через центр тяжести ее и параллельно линии уреза;  – статический момент крышки относительно линии уреза.Решая уравнение моментов относительно hc, можно получить:  Правильность этого решения рекомендуется проверить самостоятельно. Используя полученное в опыте значение hс, необходимо установить ошибку измерения в процентах, приняв за истинное значение hc, полученное из уравнения моментов. Погрешность измерений составит (371-328)/371*100%=11,5% Сила давления жидкости на наклонную поверхность (крышку затвора) определяют по уравнению: F = ghcS = ghca2/ Силу давления необходимо рассчитать также графическим методом, построив эпюру гидростатического давления и определив ее объем. Для построения эпюры давления находят гидростатическое давление на верхней кромке крышки в точке b и на нижней кромке в точке п (рис. 2.2): Р1 = g(Н – mn – а)=1000*9,81*(460-95-90)*10-3=2697,8 Па; Р2 = g(Н – mn)= 1000*9,81*(460-95)*10-3=3580,65 Па.В пространстве эпюра давления будет представлять собой призму, имеющую в основании трапецию. Объем ее:  ..Положение центра давления устанавливают расчетным путем по уравнению (2.2), где ус =  – расстояние в плоскости стенки от центра тяжести до линии уреза, м;  = =2,6 мм– эксцентриситет гидростатического давления, м.Глубина погружения центра давления:  .
Вывод: в данном лабораторном опыте мы познакомились с теоретическими сведениями и получили практические навыки по определению силы давления жидкости на плоскую поверхность. Научились определять положение центра масс и давления | ||||||||||||||||||||||||||