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第1篇 水力学实验1

第0章 绪论1

0.1 水力学实验的目的1

0.2 实验报告要求1

第1章 流体参数的测量3

1.1 概述3

1.2 基本物理量的计算3

1.2.1 密度3

1.2.2 重度3

1.2.3 相对密度（比重）4

1.2.4 容重4

1.2.5 黏滞性4

1.3 水位测量6

1.3.1 测尺法6

1.3.2 测针法6

1.3.3 测压管法7

1.3.4 自动跟踪式水位仪7

1.3.5 钽丝水位计8

1.3.6 水位传感器8

1.4 压强测量9

1.4.1 恒定流动压强测量方法9

1.4.2 压强瞬时值的测量12

1.5 流速测量13

1.5.1 流速值的测量13

1.5.2 流向的测量16

1.6 流量测量16

1.6.1 管道中的流量测量16

1.6.2 明渠流量测量19

实验1.1 流体黏滞系数的测定23

第2章 水静力学25

2.1 概述25

2.2 静水压强及其特性25

2.3 水静力学基本方程25

2.4 压强的表示方法及单位26

2.5 作用在平面上的静水总压力26

2.6 作用在曲面上的静水总压力27

2.7 浮力、浮体的平衡与稳定27

实验2.1 验证水静力学基本方程28

实验2.2 稳定和浮力实验31

第3章 液体流动的基本原理35

3.1 流动的类型35

3.1.1 无压流和有压流35

3.1.2 恒定流和非恒定流35

3.1.3 均匀流和非均匀流35

3.1.4 层流和紊流36

3.1.5 有势流和有涡流36

3.2 流线36

3.3 连续原理36

3.4 能量方程37

3.5 动量定律37

实验3.1 水流的能量转换实验38

实验3.2 动量定律实验41

实验3.3 平面势流的水电比拟实验43

实验3.4 边界层流速分布与边界层厚度发展实验46

第4章 管流与摩阻51

4.1 雷诺数51

4.2 圆管中水流的能量损失52

4.3 沿程损失52

4.3.1 沿程水头损失52

4.3.2 沿程阻力系数53

4.4 局部损失57

实验4.1 流动形态实验58

实验4.2 管流沿程阻力实验61

实验4.3 管路局部阻力实验64

实验4.4 文丘里流量计实验66

第5章 明渠69

5.1 概述69

5.1.1 弗劳德数69

5.1.2 临界流69

5.1.3 急流与缓流70

5.2 明渠流的能量71

5.2.1 总水头71

5.2.2 断面比能71

5.2.3 几个关系图71

5.3 水流的动量函数72

5.4 棱柱形明渠中恒定非均匀渐变流水面线形式、微分方程式73

5.5 断面比能原理及动量函数的应用73

5.5.1 水跃与消能73

5.5.2 底流式消能防冲75

实验5.1 明渠流速测量78

实验5.1.1 毕托管测流速78

实验5.1.2 光电流速仪测流速81

实验5.2 水跃实验83

实验5.3 水工建筑物下游的底流消能实验86

实验5.4 各种水面线的演示90

第6章 闸、堰泄流92

6.1 堰流与孔流92

6.1.1 定义92

6.1.2 堰流类型92

6.1.3 堰流与孔流的分界93

6.2 闸孔出流93

6.2.1 闸孔出流流态判别准则93

6.2.2 闸孔出流能力的基本计算式94

6.3 孔口与管嘴出流94

6.3.1 概念94

6.3.2 薄壁孔口与管嘴恒定出流时过水能力的计算95

6.3.3 孔口的非恒定出流96

6.4 堰顶溢流97

6.4.1 宽顶堰流97

6.4.2 曲线型实用堰流99

实验6.1 孔口、管嘴实验101

实验6.2 闸孔出流实验104

实验6.3 宽顶堰溢流实验106

实验6.4 实用堰泄流实验109

第7章 渗流111

7.1 基本概念与渗流模型111

7.2 达西定律111

7.3 无压恒定渐变渗流的基本方程及其浸润线112

7.4 土坝渗流113

7.5 恒定渗流的基本微分方程及其解法114

实验7.1 达西实验116

实验7.2 有压（或无压）渗流的水电比拟实验117

第8章 波浪运动123

8.1 波浪要素与分类123

8.2 拉格朗日连续性方程式和运动方程式124

8.2.1 连续性方程式124

8.2.2 运动方程式124

8.3 有限振幅推进波125

8.3.1 深水推进波125

8.3.2 浅水推进波127

8.4 有限振幅立波129

8.4.1 深水立波129

8.4.2 浅水立波130

实验8.1 波浪要素测定实验132

第9章 水泵136

9.1 水泵的作用136

9.2 水泵的性能及性能曲线136

9.2.1 水泵性能136

9.2.2 泵的性能曲线138

实验9.1 离心泵性能实验139

第2篇 相似原理及模型设计143

第10章 相似原理及水工模型设计方法143

10.1 引言143

10.2 水力模型试验143

10.3 流动相似的意义及特征144

10.3.1 流动相似的意义144

10.3.2 相似的特征144

10.4 相似原理的应用151

10.4.1 重力相似准则151

10.4.2 阻力相似准则152

10.4.3 黏滞力相似准则（雷诺准则）154

10.4.4 弹性力相似准则155

10.4.5 表面张力相似准则156

10.4.6 局部惯性力相似准则156

10.4.7 压力相似准则156

10.5 水工模型设计159

10.5.1 水工模型的设计方法159

10.5.2 水工模型试验的种类160

10.6 对水工模型试验的评价160

习题161

实验10.1 模型设计162

第3篇 实验数据处理方法164

第11章 实验数据处理164

11.1 基本概念164

11.1.1 真值与平均值、最佳值164

11.1.2 误差及误差的分类166

11.1.3 误差的表示法167

11.1.4 精度169

11.2 误差分析169

11.2.1 偶然误差（随机误差）的分布169

11.2.2 统计上允许的合理误差范围170

11.2.3 可疑观测量的取舍170

11.2.4 间接测量中误差估计171

11.2.5 多次测量的M的平均值及均方根误差173

11.2.6 有效数字173

11.3 随机数据的基本特征174

11.3.1 均方值、均值与方差175

11.3.2 概率密度函数与概率分布函数175

11.3.3 自相关函数176

11.3.4 功率谱密度函数177

实验11.1 水流脉动压力测量与分析178

第12章 实验数据的方程表示——曲线拟合182

12.1 问题的提出182

12.2 经验公式的选取183

12.3 经验公式中系数的确定188

12.3.1 直线图解法188

12.3.2 选点法189

12.3.3 分组平均法189

12.3.4 最小二乘法191

12.3.5 曲线拟合效果的标志195

12.4 回归直线与相关系数的简易求法201

12.5 回归方程的稳定性与两条回归直线的比较203

12.5.1 回归方程的稳定性203

12.5.2 两条回归直线的比较204

习题207

附录210

参考文献213