《水力学实验课》教学大纲
一、基本信息
课程代码：051287
实验课程名称:水力学
英文名称: Hydraulics
课程总学时: 40 总学分:2.5 实验学时:8
适用对象：给排水专业学生
二、实验课程的性质与任务
本课程给排水专业学生必修的实验教学课程。通过本课程的学习，使学生掌握水力学的基本实验操作方法、基本原理和基本计算，在实验教学和实践中提高动手能力和自主学习能力，并在实验过程中加深对专业基础课相差理论知识的理解，培养学生发现问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力。
三、实验教学目的与要求
在本科生实验教学工作中，不断更新实验教学观念，改革实验教学内容和方法，探索一种可发掘学生个性和特长的多层次实验教学方法，使学生在知识、能力、素质等方面协调发展。通过本课程的学习，使学生掌握水力学的基本实验操作方法、基本原理和基本计算，在实验教学和实践中提高动手能力和自主学习能力，并在实验过程中加深对专业基础课相差理论知识的理解，培养学生发现问题、思考问题、分析问题和解决问题的能力。
四、考核办法和成绩评定标准
综合考虑学生实验过程的表现和实验报告等评定学生的实验成绩，实验成绩占课程平时成绩的20%。
五、实验指导书
毛根海编《应用流体力学实验》（高等教育出版社）
六、实验项目、内容与要求
实验一 伯努利方程实验
实验类型：验证性
实验学时：3
每组人数：10-13
实验目的：1.验证流体恒定总流的能量方程；
2. 观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。
3. 掌握用毕托管测量流体流速的原理
教学要求：在实验过程中熟悉主要的基本概念: 测压管水头、总水头线、测压管水头线、渐变流、急变流、水力坡度等；熟悉实验原理、实验装置及基本计算；观察沿流程总水头线的变化规律；观察测压管水头线的变化规律。
教学方法：先由老师讲授实验原理、实验装置、实验方法及实验注意事项，学生课前做好实验预习，上实验课时分小组在组长的带领和组织下小组成员间相互配合完成实验。
实验内容提要：
1. 熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
2.打开开关供水，使水箱充水，待水箱溢流，检查调节阀关闭后所有测压管水面是否齐平。如不平则需查明故障原因（例连通管受阻、漏气或夹气泡等）并加以排除，直至调平。
3.打开流量调节阀13，观察思考：
（1）测压管水头线和总水头线的变化趋势；
（2）位置水头、压强水头之间的相互关系；
（3）当流量增加或减少时测管水头如何变化？
4.调节流量调节阀开度，待流量稳定后，测记各测压管液面读数，同时测记实验流量
5.改变流量2次，重复上述测量。其中一次阀门开度大到使19号测管液面比较接近标尺零点。
6.实验结束，进行成果分析，写实验报告。
实验二 雷诺实验
实验类型：验证性
实验学时：2
每组人数：10-13
实验目的：1.了解层流和湍流的流动特点；
2.测定上临界雷诺数和下临界雷诺数；
3.了解流态与雷诺数的关系；
4.熟悉雷诺数的表达式及其意义
教学要求：在实验过程中熟悉基本概念、实验原理、实验装置及基本计算。
教学方法：先由老师讲授实验原理、实验装置、实验方法及实验注意事项，学生课前做好实验预习，上实验课时分小组在组长的带领和组织下小组成员间相互配合完成实验。
实验内容提要：
1. 测记本实验的有关常数。
2. 观察两种流态。
打开开关使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。
3. 测定下临界雷诺数。
（1）将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；
（2）待管中出现临界状态时，测定流量；
（3）根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（2300）比较，偏离过大，需重测；
（4）重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次；
（5）同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。
4.测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数1～2次。
5、实验结束，进行成果分析，写实验报告。
实验三 管道沿程阻力测定实验
实验类型：验证性
实验学时：3
每组人数：10-13
实验目的：1. 学会测定沿程水头损失系数的方法；
2. 分析圆管恒定流动的水头损失规律
3.分析沿程水头损失系数随雷诺数Re的变化规律。
教学要求：在实验过程中熟悉基本概念、实验原理、实验装置及基本计算。
教学方法：先由老师讲授实验原理、实验装置、实验方法及实验注意事项，学生课前做好实验预习，上实验课时分小组在组长的带领和组织下小组成员间相互配合完成实验。
实验内容提要：
1. 记各有关常数。
2. 打开所有阀门，接通电源，启动水泵。
2. 层流段实验：
打开进水阀及旁通阀，松开测压计止水夹，微开流量调节阀,当实验管道两点压差小于时，管道内呈层流状态，待压力稳定，测定流量及相应流量情况下的测压计、温度计读数。改变流量３～５次，保持压差在小于2cm(夏天)~3cm（冬天）量程范围内，重复上述实验步骤。其中第一次实验压差ΔH=0.5～0.8cm，逐次增加ΔH=0.3～0.5cm。
3. 紊流段实验：夹紧测压计止水夹，适当关小旁通阀开度，实验管道内流量增大至100cmＨ2Ｏ左右，稳定2—3分钟，测定流量及相应流量情况下的测压计、温度计读数。
关小旁通阀开度，改变流量5～7次，重复上述实验。改变流量可按每次电测仪压差△h增量100～200cmＨ2Ｏ递加，直至测出最大的△h 值。
4. 实验结束，打开所有阀门，关闭电源。进行成果分析。
七、其他说明
大纲修订人：李雪梅、李金成 修订日期：2018.1.16
大纲审定人：××× 审定日期：×××
