水力学实验报告

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水力学实验报告范文第1篇

1、提高思想认识,把科学发展与水利事业紧密联系起来。水利工作在保障社会经济发展中发挥着举足轻重的作用，是否把握科学发展观、思路是否正确、眼界是否宽广、工作是否创新，决定了我们能否把科学发展与水利事业联系起来。开展学习实践活动，就是调整治水思路，把握水的自然规律，推进传统水利向现代水利转变，确立人水和谐的治水理念，不断提升水利服务发展能力。我们要充分认清新时期、新形势、新特点，准确把握新任务，在查找差距中更新思维，克服自满情绪，克服固步自封，克服因循守旧，努力改变不符合科学发展的思想观念，增强忧患意识、危机意识、创新意识、进取意识，弘扬创业创新创优精神，真正把科学发展观的要求转化为谋划发展的正确思路上来，进一步弘扬“献身、负责、求实”的水利行业精神，团结拼搏，开拓创新，埋头苦干，扎实工作，努力成为贯彻落实科学发展观的模范，在实践中创新管理理念和领导方法，扎实推进我处工程管理的和谐发展、科学发展。

2、坚持以人为本，努力营造单位的和谐氛围。坚持以人为本，是科学发展观的核心。对于基层水管单位来说，坚持以人为本的理念，可以营造和谐的发展氛围，为水利事业的健康可持续发展奠定坚实基础。我们江都闸管理所职工较多，职工业务素质相差大，职工业务的专业又多，平时矛盾和冲突时有发生。要实现单位的和谐发展，核心是以人为本。为此，我们认为应该着重从以下几方面入手。

首先是倡导文明新风，不断提高职工综合素质。人才是一个单位健康可持续发展的重要保证。我处是“全国文明单位”，又获得了全国五一劳动奖状，就更应该重视对职工的文明教育和培养。因此，我们应当在全所范围内大力倡导男女平等、尊老爱幼、互爱互助、见义勇为的社会风尚；在单位内部形成人人学文化、学业务的氛围，不断促进职工综合素质的提高，从而促进单位内部的和谐氛围。

二是关心职工生活，为职工解决实际困难。贯彻落实科学发展观就是要坚持群众路线，真诚倾听群众呼声，真实反映群众愿望，真情关心群众疾苦，多为群众办好事、办实事。我们要做到想职工所想、急职工所急，时时处处想到职工、关心职工，特别是要及时解决在外施工的职工生产、生活中遇到的困难，让每一个职工都能安心、积极努力地为单位的发展作出自己的贡献。

水力学实验报告范文第2篇

关键词：伯努利方程；虚拟实验；创新

由于流体运动的复杂性，使得流体力学研究离不开科学实验，伯努利方程实验是高等院校航天工程、能源动力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等专业必须学习的一个重要实验之一。传统的伯努利方程实验，存在着一定的弊端：在教师讲解后学生直接做实验，对实验操作、实验过程的示范教学及描述缺乏认识，实验过程中出现的问题得不到充分的探索和讨论，无法体现学生的思考过程、实验兴趣及创造性思维。而基于虚拟实验的伯努利方程实验，调动了学生参与实验的积极性，充分启发学生的创造性思维，实现了学生自主学习、师生交流互动，能够充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，提高了实验的效率，有利于培养具有创新精神和创新能力的高素质人才。

1.实验原理

如图1所示，在实验管路中沿管内水流方向取n个过流断面。

可以列出进口断面（1）至另一断面（i）的能量方程式

z1+p1r+a1v212g=zi+pir+aiv2i2g+hwi，（i=2，3，…，n）（1）

zi为位置水头，表示单位质量流体所具有的位能；pir称为压强水头，表示单位质量流体所具有的压强势能；Hpi=zi+pir为测压管水头，是单位质量流体所具有的总势能；hwi代表由元断面（1）到断面（i）所消耗的能；取动能系数a1=a2=a3=…=an=1，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出Hpi=zi+pir的值，测出通过管路的流量，即可计算出各断面平均流速vi及速度水头aiv2i2g，从而得到各断面测压管水头值和总水头值。

在同一过流断面上：均匀流或渐变流断面流体动压强符合静压强的分布规律，测压管水头值为常数。z+pρg=C（2）

在不同过流断面上：测压管水头不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）

故z+pρg≠C。

2.特色和创新

2.1添加虚拟实验环节

在传统的伯努利方程实验中引入新的实验元素和活力，即在实验过程中添加伯努利方程虚拟实验环节。目前虚拟实验在实验教学中的应用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程实验在仿真方面的研究[4]。由于虚拟实验具有操作界面直观、方便快捷、重复性强、不受时间或场所的限制，学生可以按个人需求，不受时间、地点约束，反复进行虚拟实验，完成实验学习过程，还可以设计出新颖的虚拟实验项目。教师鼓励学生参与虚拟实验的操作和完善，通过网上练习虚拟实验，找出有待完善的地方，提出优化方案，再指导学生逐步修改和完善，充分发挥学生参与实验的主观能动性，有效拓展学生的想象空间。本实验为综合性实验项目，通过对学生多方位的引导，可以培养学生对理论知识的应用能力、对实验操作的动手能力、对实验项目的创新能力以及团队的写作能力，从而实现对学生的综合能力的培养。采用虚拟实验和真实实验相结合的方法，充分利用虚拟仿真实验教学中心的虚拟实验平台，使学生从多角度，以多种方式参与实验训练，充分锻炼学生对实验操作的动手能力。

2.2实验流程图，如图2所示

（1）虚拟实验。做实验之前，学生可以先在力学实验教学示范中心的网站上对伯努利方程实验的虚拟实验进行操作、预览实验过程、掌握实验原理、巩固理论知识，并且可以直观地体会做实验的操作过程、观察动态的实验现象等，更重要的是学生还可以随时随地验证和探索学习过程中遇到的疑难问题，对实际操作实验进行预习。虚拟实验的整个过程与真实的实验相差无几，通过适时观察到实验现象及测压管液面高度的变化规律，方便模拟出真实实验的过程。伯努利方程实验的虚拟实验为学生创造良好的仿真实验条件，实现了学生自主学习、师生交流互动，激发了学生的求知欲和主动性，调动了学生参与实验的积极性，为真实实验操作打下坚实的基础，提高了实验的效率。

（2）真实实验。学生进入实验室进行动手操作的真实实验，教师指导学生熟悉操作实验装置，例如测量流速与流量的仪表（毕托管、文丘里流量计、电磁流量计等）；启发学生将所学理论知识结合工程实践，采用已有的流体力学实验教具，自主设计实验项目，（比如利用流量计测试一下实验室水管的流量、流速等）；引导学生利用实验解决实际问题的能力，进行实验验证并进行实验设计和创新，以及完成综合实验报告的撰写。

通过虚拟实验和实际操作实验两个环节的操作训练，有利于学生更加深刻地理解和掌握课本上的理论知识。

2.3实验成绩考核

伯努利方程实验的成绩考核由实验项目设计、虚拟实验操作、真实实验操作和实验报告四部分组成。实验操作部分由指导教师现场打分，最终通过实验报告：实验方法的确定、实验仪器的选择、实验步骤的制定、实验数据的处理、实验结果的对比分析及研究总结等，可以有效地反映出学生的综合创新能力（包括实验项目设计、实验技能、团队协作能力、操作动手能力和自主创新能力）。

3.实验成果

置身于多媒体世界中，虚拟实验使学生能看到、听到、感觉到实验对象、实验过程、实验结果，大大增加了仿真的形象性与直观性，从而能够激发学生实验的兴趣和主观能动性，提升学生进行实验的积极性。由于虚拟实验不受时间、场地的限制，学生可根据自己的需要安排学习时间，提高学习效率。而且虚拟与真实实验两者相结合，优势互补，切实保证了实验教学的质量。伯努利方程实验是一个综合性实验，其系统的经验成果可以为其他流体力学实验项目提供借鉴，引领实验项目建设方向、探索人才培养模式。一些典型教学案例的积累，丰富了实验教学的积淀。成功的案例可以启发下届学生在此基础上发展创新，避免低水平的重复实验；失败的案例可以供学生借鉴，尽可能避免失败，少走弯路。

4.结束语

虚拟实验与真实实验相结合丰富了流体力学实验教学内容，综合利用了多种教学手段，提升了整个实验教学水平。注重实验过程设计，实验方法科学、合理、新颖；实验手段适当、高效先进。能充分调动学生学习的主动性与积极性，培养学生对实验的兴趣。此外，虚拟实验促进了流体力学实验网络化教学的步伐，建立了流体力学虚拟实验平台和教学资料库。（作者单位：南昌理工学院）

参考文献：

[1]程立英，张志美，等.虚拟实验在分级实验教学中的应用探究[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2011.

[2]朱敏.虚拟实验与教学应用研究[D].上海：华东师范大学，2006.

水力学实验报告范文第3篇

关键词：覆盖工程、弯道数值水槽、数学模型、行洪Abstract:This research project in Shenzhen city of Buji River HTC building coverage engineering a two-dimensional numerical model for the case of curve model, evaluation of bend coverage on the channel status of flood discharge capacity (100 years) and the influence of the local flow engineering area to improve the problem, provide the scientific basis for the engineering design. Considering that there is no hydrological station on the Buji River, the lack of hydrological data, so the curve numerical boundary condition by the one-dimensional mathematical model provides technology complement each other, form by two-dimensional mathematic model and one dimension mathematical model, a comprehensive study of the problem.

Keywords: covering engineering, Curve Numerical flume, mathematical model, Hang Hong

中图分类号：TV143+.3 文献标识码：A 文章编码

1模型案例概况

深圳市布吉河宏达大厦已经完成相应河道的覆盖工程，其位于布吉河上游段，南门墩桥下游，参考图1-1。本河段进口处转弯半径较小，又有大芬支流从凹岸汇入，水流条件比较复杂，通过模型实验和专题计算对其进行了防洪影响评估，

本次研究建立平面二维弯道数值水槽，进行数学模型研究。通过建立二维弯道数值水槽研究覆盖工程对河道现状行洪能力的影响以及工程区局部流态改善问题，为工程设计提供科学依据。弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供，即充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息，为优化河道覆盖工程方案提供科学依据。

图1-1工程“现状研究覆盖段”位置

2研究基础资料

根据《布吉河上游整治工程可行性研究报告》[3]，本覆盖工程布吉河河段流量QP=1%=456m3/s，大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。根据深圳河办公室1996年在布吉河的水文测验资料[4][5]，布吉河最大含沙量13kg/m3，平均2.51kg/m3。

3数学模型研究

本次研究的弯道数值水槽的边界条件由一维河道恒定流计算模型提供：即根据一维圣维南方程组，建立一维河道数值模型，先进行大范围的一维河道模拟，获得工程区的水位流量关系，再建立平面二维弯道数值水槽研究工程局部水流问题。这样做的好处是充分发挥一维模型的快速方便的特点，同时又能获得局部平面范围的细部信息。

3.1一维数学模型的方程及算法

3.1.1基本方程

连续性方程： (3-1)

运动方程： (3-2)

以上圣维南方程组主要针对非恒定渐变流水流计算，如果是恒定流，可将圣维南方程组简化，其连续性方程自动满足，运动方程第2项为0，简化后的非均匀渐变流的水位沿流程变化微分方程式为：

(3-3)

3.1.2数值计算方法

式（3-3）一般按有限差分离散，即将河道划分成若干计算段，每段分别采用离散后的方程计算，式（3-3）离散后的方程其实就是不可压缩流体恒定流能量方程（伯努利方程）。

3.1.3一维模型为二维弯道数值水槽提供的边界条件

文献[3]中已经利用该一维河道模型进行了一些工程区不同设计流量下的河道水位计算，根据其计算成果取弯道数值水槽上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m，工程区底板平均高程17.9m。

3.2二维数学模型的方程及算法

3.2.1基本方程

连续方程：

（3-5）

动量方程：

（3-6）

（3-7）

3.2.2定解条件

（1） 初始条件

（2） 边界条件

开边界采用流速边界：；或采用水位边界：。式中，、、均为根据现场观测资料确定的已知量，分别用流速过程或水位过程控制。闭边界采用不可入条件，即，法向流速为0，n为边界的外法向。

3.3数学模型建立

3.3.1计算范围确定及网格剖分

弯道数值水槽模型计算域示意见图3-1，模型采用三角形无结构网格剖分，网格节点数6666，

三角形单元11574，最大网格步长约14.5m，最小步长＜0.2m，工程区外网格较疏，工程区附近网格较密（见图3-2）。

图3-1弯道数值水槽主要尺寸（单位：m） 图3-2 计算网格示意图

3.3.2模型验证

弯道数值水槽能否复演出与天然相似的流场，关键取决于数值水槽验证结果与实测资料的吻合程度。本验证实测资料引自文献[7]中的闸前90°弯道水流实验，借用其实验结果对二维数值水槽建立方法进行验证。

根据工程实际参数计算得到整个计算区域流速与水深的数值解。第5～7断面上水深、流速的计算值与实测值比较可知：弯道水流入弯后，凸岸流速稍增而凹岸流速稍减，过了弯顶之后又出现相反的调整。计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。

图3-3计算网格示意图

3.4优化方案比选

通过弯道数值水槽模拟不同的工程方案，将其与现状条件下的水流特征、包括弯道内的测点水位和测点流速、各涵孔的单宽流量等相比较，以找出对现状河道行洪影响最小的方案。边界条件上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相应的下游水位HP=1%=4.38m。

3.4.1方案介绍

工程区布置方案考虑以下几个：现状方案、设计方案、设计方案+导流墩方案、设计方案+导流墙方案，如图3-4～7所示。

3.4.2方案对比

（1）设计方案实施后，各涵孔的单宽流量均有不同程度的变化，其中5号涵孔增加较大，最大单宽流量增幅达到现状方案条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。

（2）设计方案实施后，各涵孔的水位也有不同程度的变化，但总体变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。

（3）“设计方案+导流墩”对局部流态改善较好，其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9），且各涵孔流速较大，有利于弯道内泥沙向下游输移。

4主要结论

本文通过数学模型研究布吉宏达大厦河段覆盖工程对河道行洪的影响及局部工程区流态改善问题，得出的结论主要包括：

（1）本文建立的弯道数值水槽计算结果与实测资料符合较好，表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性。

（2）按照河道现状100年的行洪能力，本文进行了工程后的河道行洪能力分析，发现采取设计方案后，有助于归顺弯道水流，各涵孔的水位相对于工程前变化很小，最大不超过2.2%，对现状河道行洪能力影响甚微。另外，设计方案实施后，5号涵孔流量增加较大，最大流量增幅达到工程前条件下的22%，对防止弯道凸岸泥沙淤积有利。

（3）本文利用导流墩改善局部水流流态，发现“设计方案+导流墩”较优：①其流态平顺，无明显回流和死水区（图3-9）；②采用导流墩后，可进一步增大5号涵孔流量，增幅达到现状条件下的31%。

参考文献

深圳市水务规划设计院，《布吉河南门墩河段整治工程水力学模型实验报告》，1994年7月。

深圳市水务规划设计院，《布吉河宏达大厦覆盖工程专题报告》，2003年。

深圳市水务规划设计院，《布吉河上游整治工程可行性研究报告》，2008年2月。

陈建湘,徐建秋.深圳河潮流水文特性分析[J]. 长江工程职业技术学院学报,2006,23(3):19-21.

张华. 深圳河干、支流泥沙特性及淤积规律研究[J]. 中国农村水利水电,2003,(2):49-50.