水力學實驗報告

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水力學實驗報告范文第1篇

1、提高思想認識,把科學發展與水利事業緊密聯系起來。水利工作在保障社會經濟發展中發揮著舉足輕重的作用，是否把握科學發展觀、思路是否正確、眼界是否寬廣、工作是否創新，決定了我們能否把科學發展與水利事業聯系起來。開展學習實踐活動，就是調整治水思路，把握水的自然規律，推進傳統水利向現代水利轉變，確立人水和諧的治水理念，不斷提升水利服務發展能力。我們要充分認清新時期、新形勢、新特點，準確把握新任務，在查找差距中更新思維，克服自滿情緒，克服固步自封，克服因循守舊，努力改變不符合科學發展的思想觀念，增強憂患意識、危機意識、創新意識、進取意識，弘揚創業創新創優精神，真正把科學發展觀的要求轉化為謀劃發展的正確思路上來，進一步弘揚“獻身、負責、求實”的水利行業精神，團結拼搏，開拓創新，埋頭苦干，扎實工作，努力成為貫徹落實科學發展觀的模范，在實踐中創新管理理念和領導方法，扎實推進我處工程管理的和諧發展、科學發展。

2、堅持以人為本，努力營造單位的和諧氛圍。堅持以人為本，是科學發展觀的核心。對于基層水管單位來說，堅持以人為本的理念，可以營造和諧的發展氛圍，為水利事業的健康可持續發展奠定堅實基礎。我們江都閘管理所職工較多，職工業務素質相差大，職工業務的專業又多，平時矛盾和沖突時有發生。要實現單位的和諧發展，核心是以人為本。為此，我們認為應該著重從以下幾方面入手。

首先是倡導文明新風，不斷提高職工綜合素質。人才是一個單位健康可持續發展的重要保證。我處是“全國文明單位”，又獲得了全國五一勞動獎狀，就更應該重視對職工的文明教育和培養。因此，我們應當在全所范圍內大力倡導男女平等、尊老愛幼、互愛互助、見義勇為的社會風尚；在單位內部形成人人學文化、學業務的氛圍，不斷促進職工綜合素質的提高，從而促進單位內部的和諧氛圍。

二是關心職工生活，為職工解決實際困難。貫徹落實科學發展觀就是要堅持群眾路線，真誠傾聽群眾呼聲，真實反映群眾愿望，真情關心群眾疾苦，多為群眾辦好事、辦實事。我們要做到想職工所想、急職工所急，時時處處想到職工、關心職工，特別是要及時解決在外施工的職工生產、生活中遇到的困難，讓每一個職工都能安心、積極努力地為單位的發展作出自己的貢獻。

水力學實驗報告范文第2篇

關鍵詞：伯努利方程；虛擬實驗；創新

由于流體運動的復雜性，使得流體力學研究離不開科學實驗，伯努利方程實驗是高等院校航天工程、能源動力工程、水利工程、建筑工程、土木工程等專業必須學習的一個重要實驗之一。傳統的伯努利方程實驗，存在著一定的弊端：在教師講解后學生直接做實驗，對實驗操作、實驗過程的示范教學及描述缺乏認識，實驗過程中出現的問題得不到充分的探索和討論，無法體現學生的思考過程、實驗興趣及創造性思維。而基于虛擬實驗的伯努利方程實驗，調動了學生參與實驗的積極性，充分啟發學生的創造性思維，實現了學生自主學習、師生交流互動，能夠充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，提高了實驗的效率，有利于培養具有創新精神和創新能力的高素質人才。

1.實驗原理

如圖1所示，在實驗管路中沿管內水流方向取n個過流斷面。

可以列出進口斷面（1）至另一斷面（i）的能量方程式

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

zi為位置水頭，表示單位質量流體所具有的位能；pir稱為壓強水頭，表示單位質量流體所具有的壓強勢能；Hpi=zi+pir為測壓管水頭，是單位質量流體所具有的總勢能；hwi代表由元斷面（1）到斷面（i）所消耗的能；取動能系數a1=a2=a3=…=an=1，選好基準面，從已設置的各斷面的測壓管中讀出Hpi=zi+pir的值，測出通過管路的流量，即可計算出各斷面平均流速vi及速度水頭aiv2i2g，從而得到各斷面測壓管水頭值和總水頭值。

在同一過流斷面上：均勻流或漸變流斷面流體動壓強符合靜壓強的分布規律，測壓管水頭值為常數。z+pρg=C（2）

在不同過流斷面上：測壓管水頭不同，z1+p1ρg≠zi+piρg（3）

故z+pρg≠C。

2.特色和創新

2.1添加虛擬實驗環節

在傳統的伯努利方程實驗中引入新的實驗元素和活力，即在實驗過程中添加伯努利方程虛擬實驗環節。目前虛擬實驗在實驗教學中的應用有很多[1-3]，也有一些伯努利方程實驗在仿真方面的研究[4]。由于虛擬實驗具有操作界面直觀、方便快捷、重復性強、不受時間或場所的限制，學生可以按個人需求，不受時間、地點約束，反復進行虛擬實驗，完成實驗學習過程，還可以設計出新穎的虛擬實驗項目。教師鼓勵學生參與虛擬實驗的操作和完善，通過網上練習虛擬實驗，找出有待完善的地方，提出優化方案，再指導學生逐步修改和完善，充分發揮學生參與實驗的主觀能動性，有效拓展學生的想象空間。本實驗為綜合性實驗項目，通過對學生多方位的引導，可以培養學生對理論知識的應用能力、對實驗操作的動手能力、對實驗項目的創新能力以及團隊的寫作能力，從而實現對學生的綜合能力的培養。采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方法，充分利用虛擬仿真實驗教學中心的虛擬實驗平臺，使學生從多角度，以多種方式參與實驗訓練，充分鍛煉學生對實驗操作的動手能力。

2.2實驗流程圖，如圖2所示

（1）虛擬實驗。做實驗之前，學生可以先在力學實驗教學示范中心的網站上對伯努利方程實驗的虛擬實驗進行操作、預覽實驗過程、掌握實驗原理、鞏固理論知識，并且可以直觀地體會做實驗的操作過程、觀察動態的實驗現象等，更重要的是學生還可以隨時隨地驗證和探索學習過程中遇到的疑難問題，對實際操作實驗進行預習。虛擬實驗的整個過程與真實的實驗相差無幾，通過適時觀察到實驗現象及測壓管液面高度的變化規律，方便模擬出真實實驗的過程。伯努利方程實驗的虛擬實驗為學生創造良好的仿真實驗條件，實現了學生自主學習、師生交流互動，激發了學生的求知欲和主動性，調動了學生參與實驗的積極性，為真實實驗操作打下堅實的基礎，提高了實驗的效率。

（2）真實實驗。學生進入實驗室進行動手操作的真實實驗，教師指導學生熟悉操作實驗裝置，例如測量流速與流量的儀表（畢托管、文丘里流量計、電磁流量計等）；啟發學生將所學理論知識結合工程實踐，采用已有的流體力學實驗教具，自主設計實驗項目，（比如利用流量計測試一下實驗室水管的流量、流速等）；引導學生利用實驗解決實際問題的能力，進行實驗驗證并進行實驗設計和創新，以及完成綜合實驗報告的撰寫。

通過虛擬實驗和實際操作實驗兩個環節的操作訓練，有利于學生更加深刻地理解和掌握課本上的理論知識。

2.3實驗成績考核

伯努利方程實驗的成績考核由實驗項目設計、虛擬實驗操作、真實實驗操作和實驗報告四部分組成。實驗操作部分由指導教師現場打分，最終通過實驗報告：實驗方法的確定、實驗儀器的選擇、實驗步驟的制定、實驗數據的處理、實驗結果的對比分析及研究總結等，可以有效地反映出學生的綜合創新能力（包括實驗項目設計、實驗技能、團隊協作能力、操作動手能力和自主創新能力）。

3.實驗成果

置身于多媒體世界中，虛擬實驗使學生能看到、聽到、感覺到實驗對象、實驗過程、實驗結果，大大增加了仿真的形象性與直觀性，從而能夠激發學生實驗的興趣和主觀能動性，提升學生進行實驗的積極性。由于虛擬實驗不受時間、場地的限制，學生可根據自己的需要安排學習時間，提高學習效率。而且虛擬與真實實驗兩者相結合，優勢互補，切實保證了實驗教學的質量。伯努利方程實驗是一個綜合性實驗，其系統的經驗成果可以為其他流體力學實驗項目提供借鑒，引領實驗項目建設方向、探索人才培養模式。一些典型教學案例的積累，豐富了實驗教學的積淀。成功的案例可以啟發下屆學生在此基礎上發展創新，避免低水平的重復實驗；失敗的案例可以供學生借鑒，盡可能避免失敗，少走彎路。

4.結束語

虛擬實驗與真實實驗相結合豐富了流體力學實驗教學內容，綜合利用了多種教學手段，提升了整個實驗教學水平。注重實驗過程設計，實驗方法科學、合理、新穎；實驗手段適當、高效先進。能充分調動學生學習的主動性與積極性，培養學生對實驗的興趣。此外，虛擬實驗促進了流體力學實驗網絡化教學的步伐，建立了流體力學虛擬實驗平臺和教學資料庫。（作者單位：南昌理工學院）

參考文獻：

[1]程立英，張志美，等.虛擬實驗在分級實驗教學中的應用探究[J].沈陽師范大學學報：自然科學版，2011.

[2]朱敏.虛擬實驗與教學應用研究[D].上海：華東師范大學，2006.

水力學實驗報告范文第3篇

關鍵詞：覆蓋工程、彎道數值水槽、數學模型、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

中圖分類號：TV143+.3 文獻標識碼：A 文章編碼

1模型案例概況

深圳市布吉河宏達大廈已經完成相應河道的覆蓋工程，其位于布吉河上游段，南門墩橋下游，參考圖1-1。本河段進口處轉彎半徑較小，又有大芬支流從凹岸匯入，水流條件比較復雜，通過模型實驗和專題計算對其進行了防洪影響評估，

本次研究建立平面二維彎道數值水槽，進行數學模型研究。通過建立二維彎道數值水槽研究覆蓋工程對河道現狀行洪能力的影響以及工程區局部流態改善問題，為工程設計提供科學依據。彎道數值水槽的邊界條件由一維河道恒定流計算模型提供，即充分發揮一維模型的快速方便的特點，同時又能獲得局部平面范圍的細部信息，為優化河道覆蓋工程方案提供科學依據。

圖1-1工程“現狀研究覆蓋段”位置

2研究基礎資料

根據《布吉河上游整治工程可行性研究報告》[3]，本覆蓋工程布吉河河段流量QP=1%=456m3/s，大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應的下游水位HP=1%=4.38m。根據深圳河辦公室1996年在布吉河的水文測驗資料[4][5]，布吉河最大含沙量13kg/m3，平均2.51kg/m3。

3數學模型研究

本次研究的彎道數值水槽的邊界條件由一維河道恒定流計算模型提供：即根據一維圣維南方程組，建立一維河道數值模型，先進行大范圍的一維河道模擬，獲得工程區的水位流量關系，再建立平面二維彎道數值水槽研究工程局部水流問題。這樣做的好處是充分發揮一維模型的快速方便的特點，同時又能獲得局部平面范圍的細部信息。

3.1一維數學模型的方程及算法

3.1.1基本方程

連續性方程： (3-1)

運動方程： (3-2)

以上圣維南方程組主要針對非恒定漸變流水流計算，如果是恒定流，可將圣維南方程組簡化，其連續性方程自動滿足，運動方程第2項為0，簡化后的非均勻漸變流的水位沿流程變化微分方程式為：

(3-3)

3.1.2數值計算方法

式（3-3）一般按有限差分離散，即將河道劃分成若干計算段，每段分別采用離散后的方程計算，式（3-3）離散后的方程其實就是不可壓縮流體恒定流能量方程（伯努利方程）。

3.1.3一維模型為二維彎道數值水槽提供的邊界條件

文獻[3]中已經利用該一維河道模型進行了一些工程區不同設計流量下的河道水位計算，根據其計算成果取彎道數值水槽上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應的下游水位HP=1%=4.38m，工程區底板平均高程17.9m。

3.2二維數學模型的方程及算法

3.2.1基本方程

連續方程：

（3-5）

動量方程：

（3-6）

（3-7）

3.2.2定解條件

（1） 初始條件

（2） 邊界條件

開邊界采用流速邊界：；或采用水位邊界：。式中，、、均為根據現場觀測資料確定的已知量，分別用流速過程或水位過程控制。閉邊界采用不可入條件，即，法向流速為0，n為邊界的外法向。

3.3數學模型建立

3.3.1計算范圍確定及網格剖分

彎道數值水槽模型計算域示意見圖3-1，模型采用三角形無結構網格剖分，網格節點數6666，

三角形單元11574，最大網格步長約14.5m，最小步長＜0.2m，工程區外網格較疏，工程區附近網格較密（見圖3-2）。

圖3-1彎道數值水槽主要尺寸（單位：m） 圖3-2 計算網格示意圖

3.3.2模型驗證

彎道數值水槽能否復演出與天然相似的流場，關鍵取決于數值水槽驗證結果與實測資料的吻合程度。本驗證實測資料引自文獻[7]中的閘前90°彎道水流實驗，借用其實驗結果對二維數值水槽建立方法進行驗證。

根據工程實際參數計算得到整個計算區域流速與水深的數值解。第5～7斷面上水深、流速的計算值與實測值比較可知：彎道水流入彎后，凸岸流速稍增而凹岸流速稍減，過了彎頂之后又出現相反的調整。計算結果與實測資料符合較好，表明該模型能夠有效地模擬流線彎曲的復雜水流的水力特性。

圖3-3計算網格示意圖

3.4優化方案比選

通過彎道數值水槽模擬不同的工程方案，將其與現狀條件下的水流特征、包括彎道內的測點水位和測點流速、各涵孔的單寬流量等相比較，以找出對現狀河道行洪影響最小的方案。邊界條件上游布吉河流量QP=1%=456m3/s、大芬支流流量QP=1%=158m3/s，相應的下游水位HP=1%=4.38m。

3.4.1方案介紹

工程區布置方案考慮以下幾個：現狀方案、設計方案、設計方案+導流墩方案、設計方案+導流墻方案，如圖3-4～7所示。

3.4.2方案對比

（1）設計方案實施后，各涵孔的單寬流量均有不同程度的變化，其中5號涵孔增加較大，最大單寬流量增幅達到現狀方案條件下的22%，對防止彎道凸岸泥沙淤積有利。

（2）設計方案實施后，各涵孔的水位也有不同程度的變化，但總體變化很小，最大不超過2.2%，對現狀河道行洪能力影響甚微。

（3）“設計方案+導流墩”對局部流態改善較好，其流態平順，無明顯回流和死水區（圖3-9），且各涵孔流速較大，有利于彎道內泥沙向下游輸移。

4主要結論

本文通過數學模型研究布吉宏達大廈河段覆蓋工程對河道行洪的影響及局部工程區流態改善問題，得出的結論主要包括：

（1）本文建立的彎道數值水槽計算結果與實測資料符合較好，表明該模型能夠有效地模擬流線彎曲的復雜水流的水力特性。

（2）按照河道現狀100年的行洪能力，本文進行了工程后的河道行洪能力分析，發現采取設計方案后，有助于歸順彎道水流，各涵孔的水位相對于工程前變化很小，最大不超過2.2%，對現狀河道行洪能力影響甚微。另外，設計方案實施后，5號涵孔流量增加較大，最大流量增幅達到工程前條件下的22%，對防止彎道凸岸泥沙淤積有利。

（3）本文利用導流墩改善局部水流流態，發現“設計方案+導流墩”較優：①其流態平順，無明顯回流和死水區（圖3-9）；②采用導流墩后，可進一步增大5號涵孔流量，增幅達到現狀條件下的31%。

參考文獻

深圳市水務規劃設計院，《布吉河南門墩河段整治工程水力學模型實驗報告》，1994年7月。

深圳市水務規劃設計院，《布吉河宏達大廈覆蓋工程專題報告》，2003年。

深圳市水務規劃設計院，《布吉河上游整治工程可行性研究報告》，2008年2月。

陳建湘,徐建秋.深圳河潮流水文特性分析[J]. 長江工程職業技術學院學報,2006,23(3):19-21.

張華. 深圳河干、支流泥沙特性及淤積規律研究[J]. 中國農村水利水電,2003,(2):49-50.