课程代码：
课程中文名称:流体力学实验
课程英文名称：Experiment For Hydrodynamics
课程类别：必修
课程学分数：1.5
课程学时数：24
授课对象：环境工程专业
本课程的前导课程：微积分、大学物理、工程力学
一、 教学目的
流体力学实验是流体力学课程中一个不可缺少的重要教学环节。流体力学实验的教学目的是：
1.在实验中观察水流现象，增强感性认识，巩固理论知识的学习；
2.通过量测实验验证流体力学原理，提高理论分析的能力；
3.学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握一定的实验技能，了解现代量测技术；
4.培养分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告的能力；
5.培养严谨踏实的科学作风和融洽合作的共事态度以及爱护集体财产的良好风尚。
二、 教学要求
通过实验使学生掌握流体力学实验的基本原理及方法，训练实验技能，学会测量水头、流速、流量等。
实验要求学生能够正确的读数，认真记录和计算，学会分析和处理实验资料和数据，并写出完整的实验报告。
三、课程教学内容与要求
实验一、静水压强实验
【目的和要求】
1. 通过实验进一步理解静水压强基本方程式的物理意义和几何意义，验证静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为一常数；
2. 实测静止液体中A、B两点压强的大小，掌握静水压强的测量方法；
3. 学习利用U形管测量液体容重；
4. 建立液体表面压强p0＞pa,p0＜pa的概念，加强对绝对压强、相对压强和真空压强的理解。
【实验内容】
测定静水中任意点压强，验证静水压强基本方程式，测定待测溶液的容重。
【重难点】
理解静水压强基本方程的物理意义和几何意义，加强对绝对压强、相对压强和真空压强的理解。
【注意事项】
1. 首先应检查密封箱是否漏气；
2. 打开气阀时要小心缓慢，以免测压管里的水头上升太快。
【思考题】
1. 水箱液面与测压管的液面在任何情况下都在同一高度上吗？
2. 升高或者降低水箱压面，为什么能够改变密闭容器里的压面压力p0？
实验二、流量测量实验
【目的和要求】
1. 了解文丘里流量计测流量的原理及其构造，掌握使用文透利流量计测流量的方法；
2. 实测并绘制文丘里流量计的压差和流量的关系曲线；
3. 率定文丘里流量计的流量系数μ值；
4. 掌握体积法测量流量的方法，并比较其与文丘里流量计测流量的精度。
【实验内容】
通过文丘里流量计与体积时间法测流量方法的对比，率定文丘里流量计的系数，并比较两种方法的优劣。
【重难点】
文丘里管流量系数的测定。
【注意事项】
体积法测流量时，注意记时和接水的一致。
【思考题】
1. 本实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些？
2. 为什么计算流量与实际流量不相等？
实验三、能量方程验证实验
【目的和要求】
1. 验证流体恒定总流的能量方程；
2. 通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；
3. 掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技术。
【实验内容】
1. 通过仪器上动、势能之间的相互转化，进一步验证能量方程；
2. 了解各种能量、水头线之间的相对关系。
【重难点】
各种能量、水头线之间的相对关系。
【注意事项】
1. 在开始实验前应将实验管段以及测验管中的气泡排除；
2. 测流量时，注意记时和接水的一致
【思考题】
1. 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么?
2. 流量增加，测压管水头线有何变化?为什么?
实验四、沿程水头损失实验
【目的和要求】
1. 掌握测定管道沿程水头损失系数λ的方法；
2. 测绘λ～Re曲线并与莫迪图对比，分析其合理性，进一步提高对实验成果的分析能力。【实验内容】
1. 沿程水头损失的概念及其计算公式；
2. 沿程阻力系数的测定；
3. 尼古拉兹实验。
【重难点】
沿程阻力系数的测定。
【注意事项】
1. 在开始实验前应将实验管段以及测验管中的气泡排除；
2. 测流量时，注意记时和接水的一致
【思考题】
3. 随着管道使用年限的增加，λ～Re关系曲线有什么变化？
4. 本次实验的结果与莫迪图是否吻合？试分析其原因。
实验五、管道局部水头损失实验
【目的和要求】
1. 掌握测定管道局部水头损失系数ξ的方法；
2. 将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较；
3. 观察管径突然扩大和突然缩小时涡旋区的水流情况。
【实验内容】
1. 管径突然扩大和突然缩小局部水头损失。
2. 局部水头损失的计算。
【重难点】
局部水头损失的实测值和理论值的计算。
【注意事项】
1. 在开始实验前应将实验管段以及测验管中的气泡排除；
2. 每次测量时，流量不宜调节得过小，以免造成较大误差；
3. 每次改变流量后，要等测压管水位稳定后，再读测。
【思考题】
局部放大时局部水头损失的实测值比理论值是偏大还是偏小？试分析其原因。
实验六、雷诺实验
【目的和要求】
1. 测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数；
2. 加深对不同流态的阻力与损失规律的认识。
【实验内容】
1. 层流和紊流两种流态的阻力规律；
2. 流态转变的临界雷诺数。
【重难点】
测定临界雷诺数，绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，
【注意事项】
1． 雷诺实验的技术性较强，必须精心操作，才能确定反应真实情况的成果；
2． 不能弄错尾阀的关小与开大，在实验开始前进行检查；
3． 尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程中，要保持环境的安静。操作阀门时要轻微缓慢，切忌在关小的时候有开大，或者在开大的时候有关小的现象发生。
【思考题】
1. 实验结果的评价；
2. 为什么上、下临界雷诺数数值会不一样？
实验七、动量方程验证实验
【目的和要求】
1. 测定管嘴喷射水流对平板或曲板所施加的冲击力；
2. 将所测冲击力与由动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。
【实验内容】
1. 杠杆平衡原理的应用；
2. 恒定总流的动量方程；
3. 体积法测流量。
【重难点】
1. 恒定总流的动量方程
【注意事项】
杠杆平衡原理在使用时有关力臂的选取；
2. 如注意在计算冲击力理论值时单位的换算。
【思考题】
冲击力的实测值和理论值有差异，除实验误差外还有什么原因？
实验八、虹吸原理演示
【目的和要求】
1. 观察虹吸的形成和破坏，以及虹吸管沿程压力的分布情况；
2. 定性分析虹吸管流动的能量转换特性；
3. 观察虹吸原理在虹吸式出水流道中的应用情况，分析其优缺点。
【实验内容】
1. 演示虹吸的形成，观察虹吸管沿程压力分布；
2. 了解虹吸管真空度，分析虹吸管流动的能量转换特性。
【重难点】
虹吸原理在虹吸式出水流道中的应用。
【注意事项】
1. 演示性实验中尽量多让学生自己动手操作；
2. 实验结束后关掉水泵电源开关。
【思考题】
1. 为什么虹吸式出水流道出口下方会出现旋涡?
2. 如何消除虹吸式出水流道出口下方出现的旋涡?
四、课程内容重点及学时分配
五、教材与参考书
教 材：《流体力学实验讲义》，自编，黄克亮等，2008.9.
六、主要参考资料
1. 《水力学教程》，西南交通大学出版社，黄儒钦主编，2006.9第三版
2．湘潭金凯化工装备技术有限公司流体力学实验设备说明书
3．浙江大学力学实验教学中心流体力学实验指导书
4．《水力学实验指导书》 武汉大学水利水电学院流体力学教研室 杨小亭 冯彩凤
5．扬州大学水力学精品课程
七、考核方式
本课程的实验考核采取平时实验操作与平时预习报告、实验报告完成情况相结合方式，按百分制综合评定成绩。实验操作成绩占40%，实验报告完成情况50%，预习报告10%。
（撰写人：黄克亮，审核人： ，批准人： ）