水力學(xué)實驗教程

1 緒論

1.1 水力學(xué)實驗課程的任務(wù)和研究方法 1

1.1.1 水力學(xué)實驗課程的任務(wù) 1

1.1.2 實驗研究方法 2

1.2 量測的基本知識 2

1.2.1 量測的作用 2

1.2.2 量測的分類 2

1.3 實驗的基本知識 4

1.3.1 數(shù)據(jù)收集 4

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 4

1.3.3 實驗報告的整理 8

2 水力要素的量測

2.1 水位的量測 9

2.1.1 測尺法 9

2.1.2 測針法 9

2.1.3 測壓管法 11

2.1.4 自動跟蹤式水位儀 12

2.1.5 鉭絲水位計 13

2.1.6 水位傳感器 14

2.1.7 電感閃光測針 14

2.2 流速與流向的量測 15

2.2.1 流速值的量測 15

2.2.2 流向的量測 27

2.3 流量的量測 27

2.3.1 有壓管道流量量測 27

2.3.2 明渠流量量測 35

2.4 壓強的量測 42

2.4.1 測壓管 42

2.4.2 壓差計（比壓計） 44

2.4.3 微壓計 46

2.4.4 壓力表 47

2.4.5 壓力傳感器（非電量量測法） 48

2.4.6 電差壓變送器 53

3 水力要素現(xiàn)代量測技術(shù)

3.1 激光多普勒測速技術(shù)（LDA） 56

3.1.1 系統(tǒng)組成 57

3.1.2 多普勒測速原理 59

3.1.3 裝置與性能 60

3.1.4 散射粒子 60

3.1.5 信號的分析與處理 61

3.1.6 激光多普勒測速儀的主要用途 62

3.2 PIV測試技術(shù) 62

3.2.1 PIV基本原理 63

3.2.2 PIV系統(tǒng)組成 64

3.2.3 示蹤粒子的選擇 66

3.2.4 PIV應(yīng)用實例——噴霧場的測量 67

3.2.5 PIV的主要用途 67

3.3 相位多普勒測速技術(shù)（PDPA） 68

3.3.1 PDPA系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及光學(xué)模型 69

3.3.2 PDPA系統(tǒng)的測量原理 70

3.3.3 PDPA系統(tǒng)參數(shù)，技術(shù)指標及光學(xué)參數(shù)設(shè)置 72

4 流動可視化技術(shù)簡介

4.1 水流顯示方法 74

4.1.1 著色法 74

4.1.2 化學(xué)反應(yīng)示蹤法 75

4.1.3 懸浮物法 76

4.1.4 漂浮物法 76

4.1.5 空氣泡法 77

4.1.6 氫氣泡法 77

4.2 流動顯示新技術(shù)簡介 78

4.2.1 激光誘發(fā)熒光法 78

4.2.2 激光分子測速技術(shù) 79

4.2.3 發(fā)光壓力傳感技術(shù)（壓敏涂層測壓技術(shù)） 80

4.2.4 流動顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢 81

4.3 計算流動顯示技術(shù)（CFI） 81

4.3.1 光學(xué)流動顯示方法 82

4.3.2 計算水力學(xué)結(jié)果的計算流動顯示方法 83

4.4 高速攝影技術(shù)的應(yīng)用 83

4.4.1 常用高速攝影機簡介 84

4.4.2 高速單次拍攝 85

4.4.3 高速連續(xù)拍攝 86

4.4.4 應(yīng)用實例 86

5 水力學(xué)實驗

實驗1流體靜力學(xué)實驗 88

實驗2 自循環(huán)靜水壓強傳遞演示實驗 92

實驗3 畢托管測流速實驗 94

實驗4 不可壓縮流體恒定總流能量方程（伯努利方程）實驗 97

實驗5 不可壓縮流體恒定流動量方程實驗 100

實驗6 雷諾實驗 104

實驗7 文丘里流量計實驗 107

實驗8 管路局部阻力系數(shù)測定實驗 111

實驗9 管路沿程阻力系數(shù)的測定實驗 115

實驗10 孔口與管嘴出流實驗 118

實驗11 水面曲線實驗 121

實驗12 堰流實驗 125

實驗13 自循環(huán)流譜流線演示實驗 129

實驗14 自循環(huán)流動演示實驗 132

實驗15 自循環(huán)虹吸原理演示實驗 139

實驗16 水躍參數(shù)測定實驗 141

實驗17 消力池實驗 145

實驗18 滲流電模擬實驗 149

實驗19 紊動機理演示實驗 152

實驗20 空化機理演示實驗 154

實驗21 自循環(huán)水擊綜合實驗 156

實驗22 流線演示實驗 159

實驗23 液體相對平衡實驗 160

實驗24 水泵特性曲線測定實驗 163

附錄

附錄1 水力學(xué)中常用物理量的量綱及單位 169

附錄2 不同溫度下水的物理性質(zhì) 170

附錄3 不同溫度下水的飽和蒸汽壓強水頭值（絕對壓強mH2O） 170

附錄4 管壁的當量粗糙度值 171

附錄5 寬頂堰的淹沒系數(shù)σ值 171

附錄6 常用管壁材料的彈性系數(shù)E值 171

附錄7 重力相似準則與黏滯力相似準則比尺 172

附錄8 土壤的滲透系數(shù)K值 172

參考文獻2100433B

《水力學(xué)實驗教程》是在作者多年從事水力學(xué)理論教學(xué)和實驗教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上完成的?！端W(xué)實驗教程》在編排上盡量做到由淺入深，介紹了水力要素的量測、現(xiàn)代量測技術(shù)、流動可視化技術(shù)等基礎(chǔ)理論知識；在實驗項目設(shè)計上具有較強的完整性、實用性、獨立性、系統(tǒng)性、正確性和科學(xué)性，涵蓋了水力學(xué)教學(xué)大綱要求的所有實驗；共介紹24個實驗，包括基本水力學(xué)實驗、水流現(xiàn)象演示實驗、管路阻力系數(shù)測定實驗、消力池實驗等內(nèi)容。

《水力學(xué)實驗教程》適用于高等學(xué)校的水利、水電、土建、環(huán)境、化工等專業(yè)的師生參考，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。