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绪论1

0.1　水力学（工程流体力学）实验课的任务及研究方法1

0.1.1　水力学（工程流体力学）实验课的任务1

0.1.2　实验研究的方法1

前言1

0.2　量测的基本知识2

0.2.1　量测的作用2

0.2.2　量测的分类2

0.3.1　数据收集3

0.3.2　数据处理3

0.3　实验的基本知识3

0.3.3　整理实验报告的一般方法6

第1篇　水力学（工程流体力学）流体要素的量测7

第1章 明渠流水力要素的量测7

1.1　水位的量测7

1.1.1　测尺7

1.1.2　连通测压管法7

1.1.3　测针8

1.1.4　电感闪光测针9

1.1.5　跟踪水位计9

1.2.1　浮子法11

1.1.6　液位传感器（变送器）11

1.2　流速与流向的量测11

1.2.2　浮子摄影法13

1.2.3　毕托管法（动压强法）15

1.2.4　旋桨式流速仪法17

1.2.5　明渠超声波流速仪18

1.2.6　流量断面法20

1.2.7　流向测定20

1.3.3　量水堰法21

1.3.2　称重法21

1.3.1　体积法21

1.3　流量的量测21

1.3.4　量水槽法23

1.3.5　孔口测流量法24

1.3.6　微型ADCP测流量法24

1.3.7　流速断面法27

第2章　管流水力要素的量测28

2.1　管流压强的量测28

2.1.1　测压管28

2.1.2　比压计29

2.1.3　微压计31

2.1.5　压力传感器（非电量量测法）32

2.1.4　压力表（计）32

2.1.6　电差压变送器37

2.2　有压管道流速和流向的量测38

2.2.1　多孔毕托球法38

2.2.2　动压法39

2.2.3　流量断面法39

2.2.4　超声波流量计测速法39

2.3　有压管道流量的量测40

2.3.1 文透里管（Venturi Meter）流量计40

2.3.3 浮子流量计41

2.3.2 孔板流量计41

2.3.4 涡轮流量计42

2.3.5 电磁流量计43

2.3.6 超声式流量计44

2.3.7 弯管（肘管）流量计45

2.3.8 喷嘴（或管嘴）流量计46

2.3.9 体积法与称重法46

2.4　管流中流体旋度的量测简介46

2.4.1　流体旋度的概念46

2.4.2　流体旋度测量仪及旋度涡角的计算公式46

3.1.1　热电偶测温48

3.1 温度的量测48

第3章　气流要素的量测技术48

3.1.2　热电阻测温49

3.1.3　红外测温50

3.2　压强的量测50

3.2.1　测压孔、静压管和总压管50

3.2.2　液柱式压强计51

3.2.3　压强传感器56

3.3 流速和流向的量测57

3.3.1　皮托管（Pitot）57

3.3.2　热线（膜）风速计58

3.3.3　激光多普勒测速仪（LDV）60

3.4　气体流量的量测61

3.4.1　流量计的分类61

3.4.2　气体流量的量测方法63

第4章　流体要素现代量测技术66

4.1　激光多普勒测速技术（LDA）66

4.1.1　激光及激光器67

4.1.2　多普勒测速原理67

4.1.3　装置与性能68

4.1.4　散射粒子68

4.1.5　信号的分析与处理69

4.2　PIV测试技术70

4.1.6　激光多普勒测速仪的主要用途70

4.2.2　PlV系统组成71

4.2.1　PIV基本原理71

4.2.3　示踪粒子的选择73

4.2.4　PIV应用实例——喷雾场的测量73

4.2.5　PIV的主要用途74

4.3　相位多普勒测速技术（PDPA）75

4.3.1　PDPA系统的基本结构及光学模型75

4.3.2　PDPA系统的测量原理76

4.3.3　某一PDPA系统参数、技术指标及光学参数设置78

5.1.1　着色法79

第5章　流动可视化技术简介79

5.1　水流显示方法79

5.1.2　化学反应示踪法80

5.1.3　悬浮物法81

5.1.4　漂浮物法81

5.1.5　空气泡法82

5.1.6　氢气泡法82

5.2　低速气流显示方法83

5.2.1　烟流法83

5.2.2　丝线法85

5.2.3　油膜法86

5.3.1　激光诱发荧光法88

5.3.2　激光分子测速技术88

5.3　流动显示新技术简介88

5.3.3　发光压力传感技术（压敏涂层测压技术）89

5.3.4　流动显示技术的发展趋势89

5.4　计算流动显示技术（CFI）90

5.4.1　光学流动显示方法91

5.4.2　计算流体力学结果的计算流动显示方法91

5.5 高速摄影技术的应用92

5.5.1　常用高速摄影机简介93

5.5.4 应用实例94

5.5.2　高速单次拍摄94

5.5.3　高速连续拍摄94

第2篇　水力学（工程流体力学）实验97

第1章　演示类实验97

实验1 自循环静压传递扬水实验97

实验2　水流流动形态及绕流现象演示实验98

实验3　流线演示实验99

实验4　水击现象演示实验100

实验5　虹吸原理演示实验102

实验6　水面曲线演示实验104

实验7　空化机理演示实验106

实验8　紊动机理演示实验107

实验9　势流叠加演示实验109

第2章　操作类实验111

实验1　静水压强实验111

实验2　静水总压力实验112

实验3　流量测量实验114

实验4　流速测量实验116

实验5　能量方程（伯努利方程）实验119

实验6　动量方程验证实验120

实验7　管道突扩、突缩局部阻力系数的测定实验124

实验8　管道沿程阻力系数测定实验125

实验9　雷诺实验127

实验10　孔口与管嘴出流实验129

实验11　明渠糙率测定实验131

实验12　堰流实验132

第3章　综合、设计类实验135

实验1　管道流量测量综合分析实验135

实验2　管网特性综合分析实验139

实验3　水跃实验及泄水建筑物消能演示143

实验4　二元机翼表面压力分布及流体动力特性测量145

实验5　管道瞬态特性测试分析实验148

实验6　明渠流量测量综合设计实验149

附录151

附录1　误差及不确定度151

附1.1　误差的基本概念及计算151

附1.1.1　真值与近似值151

附1.1.2　误差的种类151

附1.1.3　误差的主要来源152

附1.1.4　平均值152

附1.1.5　绝对误差与相对误差153

附1.1.6　误差估算153

附1.1.7　误差回归方程155

附1.1.8 最小二乘法数据拟和计算程序（FORTRAN和MATALAB）159

附1.2　测量不确定度及其评定163

附1.2.1　测量不确定度的概念163

附1.2.2　不确定度的来源163

附1.2.3　测量不确定度的分类164

附1.2.4　测量不确定度的评定流程164

附1.2.5　测量不确定度的报告169

附1.2.6　测量不确定度评定举例170

附录2　水力学（工程流体力学）常用数据表173

参考文献184