水利工程流體實(shí)驗(yàn)教程

前言

為了適應(yīng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，長(zhǎng)沙理工大學(xué)組織教師開展了“港口航道與海岸工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系改革的研究與實(shí)踐”的課題研究，本課題打破了傳統(tǒng)的分散在各門理論課程中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)封閉體系，將零星散落在各門課程中的部分實(shí)驗(yàn)理論統(tǒng)一起來，并在內(nèi)容上充實(shí)；將港航專業(yè)課程內(nèi)容聯(lián)系較密切且實(shí)驗(yàn)技術(shù)相近的專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)和專業(yè)課實(shí)驗(yàn)重組，開設(shè)了“港航流體實(shí)驗(yàn)”，以培養(yǎng)能力為主線，按四個(gè)層次實(shí)施遞進(jìn)式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)與專業(yè)課實(shí)驗(yàn)的銜接和融會(huì)貫通，將以理論教學(xué)為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該成果獲得國家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)后推廣至水利水電工程專業(yè)，開設(shè)了“水工流體實(shí)驗(yàn)”。本教材以學(xué)生的能力培養(yǎng)為宗旨，以先進(jìn)的教學(xué)理念與改革成果為依托，力求反映最新教研改革的成果，體現(xiàn)了較大的教改力度，較好地滿足了當(dāng)前新形勢(shì)下對(duì)水利類專業(yè)人才培養(yǎng)的迫切需要。教材突出人才創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、應(yīng)用能力培養(yǎng)，以“港口航道與海岸工程”專業(yè)為基礎(chǔ)，兼顧了“水利水電工程”等專業(yè)需求。本教材適應(yīng)新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)展，與科研結(jié)合，補(bǔ)充和完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，協(xié)調(diào)與相應(yīng)理論課的銜接，適合自主式、開放式、合作式、研究式學(xué)習(xí)，固化并深化了國家級(jí)教改成果。本書第一章、第六章、第七章及第四章中的實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三由程永舟編寫，第二章和第三章由江詩群編寫，第八章以及第四章中的實(shí)驗(yàn)四由周一平編寫，第五章及第四章中的實(shí)驗(yàn)五由黃倫超編寫，其中第四章的實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)六、第五章的實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)六由賀暉編寫。程永舟擔(dān)任統(tǒng)稿，沈小雄教授審閱了全書。本教材參考了原交通普通高等院校港口與航道工程專業(yè)系列實(shí)驗(yàn)教材以及自編實(shí)驗(yàn)教材。多年以來，許多同志為此作了大量的工作。謹(jǐn)此表示衷心感謝。由于作者水平有限，本書的缺點(diǎn)和不足在所難免，敬請(qǐng)相關(guān)專家學(xué)者指正，也請(qǐng)同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)和使用中對(duì)需要完善和補(bǔ)充的地方提出切實(shí)的意見。

內(nèi)容概要

　　《水利工程流體實(shí)驗(yàn)教程(港口航道與海岸工程、水利水電工程專業(yè))》是港口航道與海岸工程專業(yè)和水利水電工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課本，通過該課程學(xué)習(xí)，力求使學(xué)生掌握水利工程流體實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、誤差分析等實(shí)驗(yàn)基本理論和技能。

書籍目錄

第一章 緒論第一節(jié) 水利工程流體實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)中的作用第二節(jié) 水利工程流體實(shí)驗(yàn)課程體系第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫第四節(jié) 水利工程流體實(shí)驗(yàn)課程的要求與寄語第二章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析第一節(jié) 數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算處理第二節(jié) 異常數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)與剔除第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法第四節(jié) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析第五節(jié) 經(jīng)驗(yàn)公式的擬合第三章 水利工程流體實(shí)驗(yàn)常用儀器設(shè)備第一節(jié) 水利工程流體實(shí)驗(yàn)基本設(shè)施第二節(jié) 水位和波要素測(cè)量第三節(jié) 流速測(cè)量第四節(jié) 流量測(cè)量第五節(jié) 含沙量和地形測(cè)量第六節(jié) 壓力測(cè)量第七節(jié) 流動(dòng)顯示技術(shù)第四章 基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)K實(shí)驗(yàn)一 流速與流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 波浪要素測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 泥沙起動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 彎道水流實(shí)驗(yàn)第五章 航道工程模塊實(shí)驗(yàn)一 沖淤地形測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 山區(qū)河流流態(tài)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 船舶過閘實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 船閘灌、泄水實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 船閘停泊條件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 丁壩水流特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 淺灘整治實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 水利樞紐總體布置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 連續(xù)彎道河段通航條件研究第六章 海岸工程模塊實(shí)驗(yàn)一 波浪傳質(zhì)速度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 波浪傳播淺水變形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 波浪作用下的泥沙運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 不規(guī)則波譜分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 波浪與水流相互作用特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 波浪對(duì)單突堤的繞射試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 岸灘演變實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 充填管袋在波浪水流作用下的穩(wěn)定性試驗(yàn)第七章 港口工程模塊實(shí)驗(yàn)一 波浪對(duì)直立式防波堤的作用實(shí)驗(yàn)二 波浪對(duì)透水斜坡式防波堤的作用實(shí)驗(yàn)三 波浪對(duì)圓柱的作用力實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 海港總體模型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 波浪對(duì)透空式碼頭沖擊作用實(shí)驗(yàn)第八章 水利水電工程模塊實(shí)驗(yàn)一 水泵性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 有壓輸水管道水擊實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 水輪機(jī)能量性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 水閘電擬滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 狹縫槽滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 大水頭泄水建筑物泄流和下游消能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 大水平不透水層上土石壩砂槽滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 水閘消能與防沖實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九 高壩溢流模型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十 堰流流量系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：PIV系統(tǒng)可瞬時(shí)無接觸測(cè)量流場(chǎng)中一個(gè)截面上的二維速度分布，且具有較高的測(cè)量精度。PIV技術(shù)主要組成有照明流場(chǎng)的帶片光光路的激光光源，記錄粒子圖像的CCD攝像機(jī)，進(jìn)行粒子圖像處理的計(jì)算機(jī)和軟件，示蹤粒子的發(fā)生和撒布技術(shù)。如圖3—6所示。在流場(chǎng)中布散示蹤粒子，并用脈沖激光片光光源入射到所測(cè)流場(chǎng)區(qū)域中，通過連續(xù)兩次或多次曝光，粒子的圖像被記錄在底片上或CCD相機(jī)上。采用光學(xué)楊氏條紋法、自相關(guān)法或互相關(guān)法，逐點(diǎn)處理PIV底片或CCD相機(jī)記錄的圖像，獲得流場(chǎng)速度分布?？傮w上講，PIV系統(tǒng)測(cè)速范圍已從每秒0．1cm到每秒幾百米，可以在一個(gè)切面上測(cè)得瞬時(shí)3500～14400個(gè)點(diǎn)速度向量，其精度約1％（個(gè)別達(dá)到0．2％），與LDV相當(dāng)。其物理測(cè)量容積也與LDV相當(dāng)，而且特殊處理還可更小。一個(gè)切面的數(shù)據(jù)處理約需幾十秒甚至幾秒鐘。PIV技術(shù)目前已日益廣泛應(yīng)用于非定常復(fù)雜流動(dòng)研究中，揭示了不少用傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)和平均測(cè)量技術(shù)無法觀測(cè)到的許多流動(dòng)的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。最近PIV技術(shù)已應(yīng)用在大型工業(yè)用風(fēng)洞、水洞研究中，特別在美國和德國，PIV的應(yīng)用不僅具有傳統(tǒng)觀測(cè)技術(shù)無法提供的新功能，而且大大提高了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪\(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

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