福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心 学生实验教学大纲 用年级 一、课程中英文名称 中文名称 水工模型试验(课程实验) 英文名称 Hydraulie Model Practice 二、授课对象与学时 授课对象 6级水利水电工程 总学时 0学时 其中实验(上机)学时0学时 三、本课程与其他课程的联系 先修课程 ☐《高等数学》、《水力学)、《结构力学》、《材料力学 后续课程 四、更程的教学日的 水流运动是一种非常复杂的自然现象,对各种作用力存在的情况知它们发展的规律可通过水工柜形实验来复演 预演原型的复杂水流现象,通过方案比较和修政可获得水工建筑物的优化布置和体型。从而为水利工程规划 针、运行、管理提供科学的理论和技术的指导。目前在许多领域里采用水工模型以解决工程问题已成为公认的标准 方法。 (1)通过学习学生要了解水力模型试验的基本原理,幸握相似性试验理论, (2)了解相似性力学,定床和动床河流模型、水库模型。定床和动床潮汐模型。波生现象模型、水工建筑物模型 (3)了解相似性力学、定床和动床河流模型、水库横型、定床和动床满汐模型、波生现象模型、水工建筑物模型 管道模型和地下水模型等模型试验技术及工程实例说明。 (4)了解水力模型试验的现状与学术水平。 课程教学的主要内容 (→) 实验项目1:水工模型试验量测仪器的参观与操作认识实习(必修) 知识点:通过参观、学习,了解各种量测仪器的工作原理、用途,握使用方法,介绍流速量测仪器的种类和各科 应用条件,介绍国内外水工模型试验的基本方法 点:各种水工模型试验量测仪器的认识、适用条件和使用方法:各种量测仪器的工作原理和用途及选择:实 操作规程 雄点:国内外水工模型试验的基本方法认识,多点流速测量系统和ADV测速系统的使用方法 验项日2:水工建筑物模型—沿水建筑物消能型式(必修) 点:运用模型 本原理,幸握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的迹择方法,制作与设计水
福州大学土木工程学院本科实验教学示范中心 学生实验教学大纲 适用年级 2006 一、课程中英文名称 中文名称 水工模型试验(课程实验) 英文名称 Hydraulic Model Practice 二、授课对象与学时 授课对象 06 级水利水电工程 总学时 30 学时 其中实验(上机)学时 20 学时 三、本课程与其他课程的联系 先修课程 《高等数学》、《水力学》、《结构力学》、《材料力学》 后续课程 四、课程的教学目的 水流运动是一种非常复杂的自然现象,对各种作用力存在的情况和它们发展的规律可通过水工模型实验来复演 或预演原型的复杂水流现象,通过方案比较和修改可获得水工建筑物的优化布置和体型,从而为水利工程规划、设 计、运行、管理提供科学的理论和技术的指导。目前在许多领域里采用水工模型以解决工程问题已成为公认的标准 方法。 (1)通过学习学生要了解水力模型试验的基本原理,掌握相似性试验理论。 (2)了解相似性力学﹑定床和动床河流模型﹑水库模型﹑定床和动床潮汐模型﹑波生现象模型﹑水工建筑物模型 ﹑管道模型和地下水模型等模型设计原理。 (3)了解相似性力学﹑定床和动床河流模型﹑水库模型﹑定床和动床潮汐模型﹑波生现象模型﹑水工建筑物模型 ﹑管道模型和地下水模型等模型试验技术及工程实例说明。 (4)了解水力模型试验的现状与学术水平。 五、课程教学的主要内容 (一) 实验项目 1:水工模型试验量测仪器的参观与操作认识实习(必修) 知识点:通过参观、学习,了解各种量测仪器的工作原理、用途,掌握使用方法,介绍流速量测仪器的种类和各种 应用条件,介绍国内外水工模型试验的基本方法。 重 点:各种水工模型试验量测仪器的认识、适用条件和使用方法;各种量测仪器的工作原理和用途及选择;实验 操作规程 难 点:国内外水工模型试验的基本方法认识,多点流速测量系统和 ADV 测速系统的使用方法 实验项目 2:水工建筑物模型——泄水建筑物消能型式(必修) 知识点:运用模型试验基本原理,掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水
工建筑物模型,测量淮水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数,并根据设计的泄水建筑物体型,计算该泄水 建筑物的消能率,并分析设计方案的可行性和合理性,并应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析 果给出设计推荐方案和设计方案的修政建议 本实验理论难度大 且实验项目涉及内容多 比较复 重点:重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水工建筑物模型,测量泄水建筑找 的水流流态、流速、压力等水力参数,计算该泄水建筑物的消能率,并分析设计方案的可行性和合理性,并应用月 兰数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计排差方案和设计打室的修改建议。 难点:并应用所学数学知识,处理和分析实验数城,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 实验项目3:水工建筑物模型 水建筑物过流能力(必修 识点:运用模型试验基本原理,掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计 工建筑物模型,测量混水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数,并根据设计的混水建筑物体型,计算该泄才 建筑物的过流能力:认识水工建筑物模型试验材料的选择和相似原理的应用:掌挥模型方案设定的方法以及验证苦 点:按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水工建筑物模型,测量没水建刻 物的水流流态、流速、压力等水力参数,计算该淮水建筑物的过流能力,认识水工建筑物模型试验材料的选择和相 以原理的应用:掌捉模型方案设定的方法以及验证试验、比较试验和终结试验三个步骤。 册点:应用所学数学知识,处理和分析实数据并根据分析结果给出设计排荐方室和设计打室的修改建议 实验项目4:定床河流模型(必修) 知识点:运用定床模型试验基本原理,举握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,制作与设 计定床河流模型断面,测量水流流态、流速、水面线等水力参数:掌握模型方案设定的方法:学会应用所学数学知 织,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大,且实 目涉及内容多,比较复杂。 点:按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,制作与设计定床河流模型断面测量水流 态、流速、水而线等水力参数:掌操模型方案设定的方法:学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根插 分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 睡点。变态时模型此尺的选择方法:处理和分析尖验数据。并根那分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改 实验项目的5:动床河流模型(选修) 知识点:运用动床模型试验基本原理,学握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,测量水流 流态、流速、水面线等水力参数:了解动床模型试验动床材料的远择和相似原理的应用,测定冲刷坑的深度,并到 制冲坑等高线:掌握模型方案设定的方法:学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出 计推荐方案和设计方案的修政建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂。 点:按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,测量水流流态、流速、水而线等水力参数 了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用,测定冲刷坑的深度,并绘制冲坑等高线:掌握模型方案设定 的方法:学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 雄点:变态时板型比尺的选择方法:绘制冲坑等高线:处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方多 知设计方案的修改建议 实验项目6:输移物质和热量传输模型(选修) 知识点:运用模型试验基本原理,掌握输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法,了解水力混掺模型的典型任 务,掌握输移物质和热量传输模型素动相似准则的应用条件,并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟
工建筑物模型,测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数,并根据设计的泄水建筑物体型,计算该泄水 建筑物的消能率,并分析设计方案的可行性和合理性,并应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结 果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂。 重 点:重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水工建筑物模型,测量泄水建筑物 的水流流态、流速、压力等水力参数,计算该泄水建筑物的消能率,并分析设计方案的可行性和合理性,并应用所 学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。 难 点:并应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 实验项目 3:水工建筑物模型——泄水建筑物过流能力(必修) 知识点:运用模型试验基本原理,掌握按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水 工建筑物模型,测量泄水建筑物的水流流态、流速、压力等水力参数,并根据设计的泄水建筑物体型,计算该泄水 建筑物的过流能力;认识水工建筑物模型试验材料的选择和相似原理的应用;掌握模型方案设定的方法以及验证试 验、比较试验和终结试验三个步骤;学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐 方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂。 重 点:按重力相似准则设计整体和局部模型时模型比尺的选择方法,制作与设计水工建筑物模型,测量泄水建筑 物的水流流态、流速、压力等水力参数,计算该泄水建筑物的过流能力,认识水工建筑物模型试验材料的选择和相 似原理的应用;掌握模型方案设定的方法以及验证试验、比较试验和终结试验三个步骤。 难 点:应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 实验项目 4:定床河流模型(必修) 知识点:运用定床模型试验基本原理,掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,制作与设 计定床河流模型断面,测量水流流态、流速、水面线等水力参数;掌握模型方案设定的方法;学会应用所学数学知 识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大,且实验 项目涉及内容多,比较复杂。 重 点:按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,制作与设计定床河流模型断面,测量水流流 态、流速、水面线等水力参数;掌握模型方案设定的方法;学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据 分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 难点:变态时模型比尺的选择方法;处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建 议 实验项目的 5:动床河流模型(选修) 知识点:运用动床模型试验基本原理,掌握按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,测量水流 流态、流速、水面线等水力参数;了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用,测定冲刷坑的深度,并绘 制冲坑等高线;掌握模型方案设定的方法;学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设 计推荐方案和设计方案的修改建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂。 重 点:按重力相似准则设计正态模型和变态时模型比尺的选择方法,测量水流流态、流速、水面线等水力参数; 了解动床模型试验动床材料的选择和相似原理的应用,测定冲刷坑的深度,并绘制冲坑等高线;掌握模型方案设定 的方法;学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议 难 点:变态时模型比尺的选择方法;绘制冲坑等高线;处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案 和设计方案的修改建议 实验项目 6:输移物质和热量传输模型(选修) 知识点:运用模型试验基本原理,掌握输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法,了解水力混掺模型的典型任 务,掌握输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件,并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟
皮术和测量方法:学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的 修致建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂 点:输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法,了解水力混模型的典型任务,掌输移物质和热量传 摸型素动相似准则的应用条件,并通过模型实验掌捏输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法:学会应用月 学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。 难点:输移物质和热量传输模型的模型比尺进择方法:输移物质和热量传输模型素动相似准则的应用条件:输移 物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法:处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案 的修或建议 序 实验名称 内容提典成揽求 实验每组实验 主要仅 学时人颗米刑 翠设名 毕托管流速仪:数字流速 流向仪:多点流速测量系 量测仪器的 通过参观、学习,了解各种量测仪 统:自动水位跟踪仪:2 1参观与楼作 器的工作原理、用途,掌操使用方 2 10 演示 点动态应变位:各种压力 练习 法 传感器:全自动供水控制 相:数据采集系统:叭 测量系统 运用模型试验基本原理,掌握按国 力相似准则设计整体和局韶模型 生托管流速位,勒字流速 时模型比尺的选择方法,制作与设 流向仪:多点流速测量系 计水丁建抽物板形,测量进水狼拉 结.自动水位仪 水工建筑物 物的水流流态 流速、压力等水 点动态应变仪:ADV流 参数,并根据设计的港水建筑物体 模型一 一 场测量系统:各种压力传 型,计算该谦水建筑物的消能率, 10 综合 水建筑物消 感器:会自动供水控制柜 并分析设计方案的可行性和合理 能型式 数据买系转,白动安平 性,并应用所学数学知识,处理无 水准位,光学经纬仪,水 分析实验数据 并根据分析结果 出设计推荐方案和设计方案的 位测针:电烤箱 电动 阀:有机玻璃试件 改建议。本实验理论难度大,且多 验项目涉及内容多,比较复杂。 运用模型试验基本原理,冀握按重 力相似准则设计整体和局部模型 时模型比尺的选择方法,制作与 华托管演速仪:数字流 流向仪:多点流速测量豸 计水工建筑物模型,测量泄水建好 统:自动水位跟踪仪:20 水工建筑物 物的水流流态、流速、压力等水力 古动态应变位,ADW流过 参数,并根据设计的泄水建筑物休 场最系结,父助正h 3 刑,计算该进水建物的过命 水建筑物过 10 综合 流能力 认识水 工建筑物模型试验材 感器:全自动供水控制柜 数据采集系统:自动安 的选择和相似原理的应用:掌握模 水准仪:光学经纬仪:水 型方案设定的方法以及验证试验、 位测针:电烤箱:电动闸 出较哈和终结给三个步躔, 阀,有机玻璃试件 合应用所学数学知识,处理和分村 实验数据,并根据分析结果给出
技术和测量方法;学会应用所学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的 修改建议。本实验理论难度大,且实验项目涉及内容多,比较复杂。 重 点:输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法,了解水力混掺模型的典型任务,掌握输移物质和热量传输 模型紊动相似准则的应用条件,并通过模型实验掌握输移物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法;学会应用所 学数学知识,处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案的修改建议。 难 点:输移物质和热量传输模型的模型比尺选择方法;输移物质和热量传输模型紊动相似准则的应用条件;输移 物质和热量传输模型的模拟技术和测量方法;处理和分析实验数据,并根据分析结果给出设计推荐方案和设计方案 的修改建议 序 号 实验名称 内容提要或要求 实验 学时 每组 人数 实验 类型 主要仪 器设备 1 量测仪器的 参观与操作 练习 通过参观、学习,了解各种量测仪 器的工作原理、用途,掌握使用方 法 2 10 演示 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;各种压力 传感器;全自动供水控制 柜;数据采集系统;ADV 测量系统 2 水工建筑物 模型——泄 水建筑物消 能型式 运用模型试验基本原理,掌握按重 力相似准则设计整体和局部模型 时模型比尺的选择方法,制作与设 计水工建筑物模型,测量泄水建筑 物的水流流态、流速、压力等水力 参数,并根据设计的泄水建筑物体 型,计算该泄水建筑物的消能率, 并分析设计方案的可行性和合理 性,并应用所学数学知识,处理和 分析实验数据,并根据分析结果给 出设计推荐方案和设计方案的修 改建议。本实验理论难度大,且实 验项目涉及内容多,比较复杂。 3 10 综合 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;ADV 流速 场测量系统;各种压力传 感器;全自动供水控制柜; 数据采集系统;自动安平 水准仪;光学经纬仪;水 位测针;电烤箱;电动闸 阀;有机玻璃试件 3 水工建筑物 模型——泄 水建筑物过 流能力 运用模型试验基本原理,掌握按重 力相似准则设计整体和局部模型 时模型比尺的选择方法,制作与设 计水工建筑物模型,测量泄水建筑 物的水流流态、流速、压力等水力 参数,并根据设计的泄水建筑物体 型,计算该泄水建筑物的过流能 力;认识水工建筑物模型试验材料 的选择和相似原理的应用;掌握模 型方案设定的方法以及验证试验、 比较试验和终结试验三个步骤;学 会应用所学数学知识,处理和分析 实验数据,并根据分析结果给出设 3 10 综合 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;ADV 流速 场测量系统;各种压力传 感器;全自动供水控制柜; 数据采集系统;自动安平 水准仪;光学经纬仪;水 位测针;电烤箱;电动闸 阀;有机玻璃试件
计推荐方案和设计方案的修改建 议。本实验理论难度大,且实验可 目涉及内容多,比较复杂 运用定床模型试验基本原理,章掘 华托管流速仪:数字流速 按重力相似准则设计正态模型和 流向位:多占流速测量图 变态时模型比尺的洗择方法,制作 与设计定床河流模型断面,测量 统:自动水位跟踪仪:20 定床河流模 流流态、流速、水面线等水力参数 点动态应变仪 A流 场测量系统:各种压力传 掌捏模型方案设定的方法:学会及 3 10 设计 型 感器:全白动供水控制柜 用所学数学知识,处理和分析实 数据采集系统:自动安平 数据,并根据分析结果给出设计推 水准位,光学经纬仪,水 荐方案和设计方案的修改建议。本 实验理论难度 且实验项目涉及 :电烤箱 电动 阀:有机玻璃试件 内容多,比较复杂。 运用动床模型试验基本原理,掌脚 按重力相似准则设计正态模型和 毕托管流速仪:数字流速 变态时模型比尺的选择方法,测量 大流流态流速、水面线等水 流向仪:多点流速测量系 数:了解动床模型试验动床材料的 统:自动水位跟踪仪:20 点动态应变仪:ADV流这 选择和相似原理的应用,测定冲用 床河流模 场测量系统:各种压力传 型 坑抗的深度。并给制冲坑等高线:堂 10 设计 感器:全自动供水控制柜: 捏模型方案设定的方法,学会应用 所学数学知 数据采集系统:自动安平 ,处理和分析实验製 并根据分析结果给出设计推 水准仅:光学经韩仪:才 位测针:电烤箱:电动闸 方案和设计方案的修改建议。本实 验理论难度大,且实验项目涉及内 阀:有机玻璃试件 容多,比较复杂。 运用模型试验基本原理,苹握输移 物质和热量传模型的模型比 毕托管流速仪:数字流迪 选择方法,了解水力混摻模型的典 流向仪:多点流速测量系 型任务,举握输移物质和热量传输 统:自动水位跟踪仪:20 模型素动相似准则的应用条件,并 占动态应亦位,ADW洁读 给移物质和 :酒时模型实验掌提输移物质和热 场测量系统:各种压力他 6 热量传输树 5 10 设计 量传输模型的模拟技术和测量 感器:全自动供水控制相 法:学会应用所学数学知识,处到 数据采集系统:自动安可 和分析实验数据,并根据分析结果 水准仪:光学经纬仪:水 给出设计推荐方案和设计方案的 位测针,电烤箱:电动闸 修改建议。本实验理论避度大,且 阀:有机玻璃试件 实验项目涉及内容多,比较复杂 六、教材和主要参考资料 散材 Helmut Kobus主编,《水力模拟,清华大学出版社,1988年, 考资料 ①武汉大学主编,《水力模型试验基础》,水利出版社,北京,1998年: ②左东启等著,《模型试验的理论和方法》,水利电力出版社,1984年:
计推荐方案和设计方案的修改建 议。本实验理论难度大,且实验项 目涉及内容多,比较复杂。 4 定床河流模 型 运用定床模型试验基本原理,掌握 按重力相似准则设计正态模型和 变态时模型比尺的选择方法,制作 与设计定床河流模型断面,测量水 流流态、流速、水面线等水力参数; 掌握模型方案设定的方法;学会应 用所学数学知识,处理和分析实验 数据,并根据分析结果给出设计推 荐方案和设计方案的修改建议。本 实验理论难度大,且实验项目涉及 内容多,比较复杂。 3 10 设计 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;ADV 流速 场测量系统;各种压力传 感器;全自动供水控制柜; 数据采集系统;自动安平 水准仪;光学经纬仪;水 位测针;电烤箱;电动闸 阀;有机玻璃试件 5 动床河流模 型 运用动床模型试验基本原理,掌握 按重力相似准则设计正态模型和 变态时模型比尺的选择方法,测量 水流流态、流速、水面线等水力参 数;了解动床模型试验动床材料的 选择和相似原理的应用,测定冲刷 坑的深度,并绘制冲坑等高线;掌 握模型方案设定的方法;学会应用 所学数学知识,处理和分析实验数 据,并根据分析结果给出设计推荐 方案和设计方案的修改建议。本实 验理论难度大,且实验项目涉及内 容多,比较复杂。 4 10 设计 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;ADV 流速 场测量系统;各种压力传 感器;全自动供水控制柜; 数据采集系统;自动安平 水准仪;光学经纬仪;水 位测针;电烤箱;电动闸 阀;有机玻璃试件 6 输移物质和 热量传输模 型 运用模型试验基本原理,掌握输移 物质和热量传输模型的模型比尺 选择方法,了解水力混掺模型的典 型任务,掌握输移物质和热量传输 模型紊动相似准则的应用条件,并 通过模型实验掌握输移物质和热 量传输模型的模拟技术和测量方 法;学会应用所学数学知识,处理 和分析实验数据,并根据分析结果 给出设计推荐方案和设计方案的 修改建议。本实验理论难度大,且 实验项目涉及内容多,比较复杂。 5 10 设计 毕托管流速仪;数字流速 流向仪;多点流速测量系 统;自动水位跟踪仪;20 点动态应变仪;ADV 流速 场测量系统;各种压力传 感器;全自动供水控制柜; 数据采集系统;自动安平 水准仪;光学经纬仪;水 位测针;电烤箱;电动闸 阀;有机玻璃试件 六、教材和主要参考资料 教材 Helmut Kobus 主编,《水力模拟》,清华大学出版社,1988 年。 参考资料 ①武汉大学主编,《水力模型试验基础》,水利出版社,北京,1998 年; ②左东启等著,《模型试验的理论和方法》,水利电力出版社,1984 年;