一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)
水力學實驗在水力學學科發(fā)展中占有重要的地位。通過水力學試驗可以觀察水流現(xiàn)象,驗證水力學基本原理與公式,幫助學生深化課堂教學內(nèi)容;
通過實驗使學生掌握水力要素量測的基本方法,培養(yǎng)學生科學實驗的嚴謹作風,并為進一步培養(yǎng)學生從事科學研究方面的工作奠定相應(yīng)的基礎(chǔ)。
二、課程的內(nèi)容與基本要求
1、實驗的內(nèi)容
(1)水靜力學實驗
測量A、B、C、D點的位置水頭與壓強水頭,驗證的結(jié)論;測定未知液體的容重;認識并加深對負壓現(xiàn)象的理解。
(2)能量方程實驗
量測測壓管水頭;用體積法或重量法測定流量;繪出測壓管水頭線及總水頭線。
(3)畢托管測流速
測定運動液體中某一點的流速及斷面上的流速分布。
(4)雷諾實驗
測定水溫,換算出水的運動粘滯系數(shù);測定流量,求出流速;測定運動液體的雷諾數(shù)。
(5)沿程阻力系數(shù)的測定
測定水溫,換算出水的運動粘滯系數(shù);測定流量,求出流速;計算雷諾數(shù)。
測出選定的兩個斷面的測壓管水頭,流速水頭,計算出兩個斷面間的沿程水頭損失,計算出沿程阻力系數(shù),并與已有成果比較。
(6)局部阻力系數(shù)的測定
以圓管突然擴大為例,測定變化前后兩個斷面的測壓管水頭;測定流量,求出流速,得到流速水頭;最終得到兩個斷面間的局部水頭損失,計算出局部水頭損失系數(shù),并與理論值比較。
(7)孔口及管嘴出流實驗
測定作用水頭及流量,換算出孔口及管嘴出流的流量系數(shù),并與已有成果比較。
(8)水面曲線實驗
通過改變明槽底坡,演示十二條水面曲線。
(9)水躍及堰流實驗
測定自由水躍的共軛水深及水躍長度,并與理論計算值比較。
測定曲線型實用堰的流量系數(shù),通過改變下游水深演示出泄水建筑物三種水躍銜接方式。
(2)基本要求
(1)水靜力學實驗
在不同表面壓強條件下,測定靜水中某點的壓強,加深對靜水壓強基本公式的理解;掌握用測壓管測定壓強的方法;驗證的結(jié)論;測定未知液體的容重。
(2)能量方程實驗
觀測水流在變徑管內(nèi)運動時測壓管水頭的變化規(guī)律;認識流速水頭的變化規(guī)律,加深對水流運動過程中能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的理解;掌握體積法或重量法測定流量的方法。
(3)畢托管測流速
掌握畢托管測定運動液體中某點流速的原理及方法;了解斷面上的流速分布情況。
(4)雷諾實驗
認真觀察層流與紊流的水流現(xiàn)象、流動特征及其轉(zhuǎn)變情況,加深對層流、紊流流動型態(tài)的感性認識。
通過對臨界雷諾數(shù)的量測來確定層流、紊流的型態(tài)及其判別。
(5)沿程阻力系數(shù)的測定
掌握測定沿程水頭損失系數(shù)的方法;驗證不同流區(qū)中水頭損失與斷面平均流速的關(guān)系、沿程阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)及相對粗糙度的變化規(guī)律。
對阻力平方區(qū),計算實驗管壁的粗糙系數(shù)及當量粗糙度,并與莫迪圖比較。
對層流區(qū)計算液體的粘滯系數(shù)值,并與已有結(jié)果對照。
(6)局部阻力系數(shù)的測定
掌握局部水頭損失系數(shù)的測定方法;觀察測壓管水頭的變化情況。
(7)孔口及管嘴出流實驗
量測孔口出流的收縮系數(shù)、流速系數(shù)以及孔口和管嘴出流時的流量系數(shù);認識圓柱形管嘴內(nèi)的局部真空現(xiàn)象。
(8)水面曲線實驗
演示不同底坡條件下矩形水槽中非均勻漸變流的幾種主要水面曲線,加深對非均勻漸變流水面曲線的感性認識,加深對理論知識與水面曲線計算方法的理解。
(9)水躍及堰流實驗
觀察水躍現(xiàn)象,了解水躍的組成及基本特征;測定矩形明槽中自由水躍的共軛水深及水躍長度,并驗證水躍共軛方程;觀察不同躍前佛汝得數(shù)的水躍類型。
觀察堰流的水流現(xiàn)象,并觀察下游水位對過流能力的影響;測定曲線型實用堰的流量系數(shù)。
通過改變下游水深演示出泄水建筑物三種水躍銜接方式。