流体力学实验教学大纲（精选6篇）
篇1：流体力学实验教学大纲
摘要：实验是研究科学技术的重要手段，是流体力学教学的一个重要环节。在理论联系实际、激发学习兴趣、锻炼观察与分析能力、培养创新意识等方面探讨实验教学所起的重要作用。
关键词：流体力学，实验教学，创新意识
流体力学是力学的一个独立分支，它是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。在人们的生产和生活中随时随地都可遇到流体，所以流体力学与人类的日常生活和生产活动密切相关，是航空航天、水利工程、采矿冶金、给水排水、空调通风、土木建筑以及环境保护等学科重要的理论基础，应用范围十分广泛。
实验方法是研究科学技术的重要手段，由于流体运动的复杂性，使得流体力学离不开科学实验。现代流体力学就是在纯理论的古典流体力学与偏重实验的古典流体力学结合后才蓬勃发展起来的，理论分析、实验研究和数值计算是其三大支柱。因此，实验教学是流体力学课程必不可少的重要环节之一。通过实验教学，可以达到如下目的。
1、增强感性认识，巩固理论知识。
流体力学由于其理论的抽象、较多公式的繁杂，学起来普遍会感到比较吃力，时间一长就会逐渐失去学习的兴趣，只满足于死记硬背课本上的理论，不善于思考推究，其主观能动性得不到应有的发挥。而实验却可以较好地解决这一问题，通过实验，可以把抽象的理论知识转化为具体的、可见的液流现象，从而增强感性认识，在帮助理解流体力学的基础理论方面起到事半功倍的效果。
如雷诺实验，该实验的目的是观察层流、紊流的流态及其转换特征；测定临界雷诺数，掌握流态判别准则。实验过程中，先通过调整阀门开度，改变有压管中水流的流速，观察液流的流态转化，可以看到：管中水流流速较小时，颜色水是一条清晰的规则的直线，说明此时水流是分层流动，各流层间互不掺混，流态为层流；随着阀门逐渐开大，流速逐渐增加，管中颜色水开始出现摆动，由原来的直线变为曲线；继续增大流速，颜色水弯曲越来越厉害，终于不再保持一个线条，而是向四周扩散，与周围的清水混到一起，使整个管中的水流全部着色，表明此时液体质点的运动轨迹是极不规则的，各部分流体互相剧烈掺混，该流态为紊流。学生通过观察这一具体的、有趣的液流现象，极大地增强对粘性液体流动的感性认识，深刻地理解层流和紊流的本质特征；并且实验过程中还要求测定临界雷诺数，理解为什么把临界雷诺数作为流态判别准则。
2、观察液流现象，培养分析能力。
流体力学实验的一个非常重要的目的是，在观察液流现象，获得感性认识的基础上，还要思考实验中出现的各种问题，分析并总结流体的运动规律，由感性认识上升到理性认识，不仅可极大地提高学生分析问题和解决问题的能力，而且可以培养其独立的工作能力和实事求是的严谨的工作作风。
如流动现象演示实验可以观察管流、射流、明渠流的多种流动现象，演示边界条件对水头损失的影响。在逐渐扩大段可看到边界层分离而形成的漩涡，而在逐渐收缩段，主流和边壁没有分离，没有形成漩涡——说明逐渐扩大段的局部水头损失大于逐渐收缩段。在突扩段出现较大的漩涡，突缩段在收缩断面后出现较小的漩涡区，可见突扩比突缩有较大的局部损失，而且突扩、突缩比渐扩和渐缩漩涡区长，水头损失大。这也就是为什么工程中多采用圆弧形管嘴或喇叭形取水口而较少采用直角锐缘形管嘴的原因。
3、理论联系实际，培养探索能力。
传统的理论教学，教师往往向学生灌输大量的理论知识，学生处于被动接受的地位，理论与实际脱节的结果是抑制学生主动性和创造性的发挥，而要在这一方面有所改进，实验教学是一个非常好的手段。如单圆柱绕流实验可以看到边界层分离状况、分离点位置以及卡门涡街的产生与发展过程。卡门涡街在工程实际中有很重要的意义。实验中要求学生根据实验现象，理论联系实际，分析为什么风吹电线，电线会发出共鸣？解决绕流体的振动问题有哪些途径？
而多圆柱绕流实验可看到流体混合、扩散、组合旋涡等流谱。多圆柱绕流广泛应用于传热系统的热交换器中：流体流经圆柱时，边界层内的流体与柱体发生热交换，柱体后的旋涡起掺混作用，然后流经下一柱体，再交换，再掺混，换热效果较好。
由此可见，将实验现象与工程实践和生活实际联系起来，可有效地激发学生的学习兴趣，促进学生对实验的主动思维和积极探索，在一定程度上培养其创新意识和实践能力。
4、设计实验方案，培养创新能力。
实验是流体力学教学过程中不可或缺的重要环节，它不仅有助于强化理解书本上抽象、艰涩的理论知识，而且在激发学生创新意识、培养创新能力方面起着举足轻重的作用。
流体力学实验内容分为演示型和验证型两部分，其中以验证型实验为主。这些实验方法单一，学生只要按照实验指导书上的实验步骤一步一步地做下去，测量几个实验数据，进行简单的数据分析，就可形成一篇完整的实验报告。这种实验过程，学生只是在被动参与，其主观性和积极性没有得到发挥，更谈不上创新能力的培养。为此，在实验教学中有必要在演示型和验证型实验的基础上，有意识地增加几个综合性和设计性实验。
采用流体力学综合试验台，各管段采用丝扣连接，便于对不同材质管段进行替换，管线可以自由选择连接，在研究新型管材及其连接件时，可直接组合安装在管道上进行测量。如能量方程实验管段，其上既有测速管，又有测压管；既可测定断面平均流速，又可利用二者组成毕托管，测量管道中某点流速，还可利用测压管测定流动阻力。实验时，学生根据教师给定的实验目的和要求，查阅实验资料，设计实验方案，选择不同的管材和管段，有计划、有步骤地进行组合安装，记录完整的实验数据，进行严谨的数据分析，最后形成一份详实的实验报告。这种综合性、设计性实验，学生完成从设计、操作到分析的一个完整过程，可将所学的理论知识融会贯通，极大地锻炼学生分析问题、思考问题和解决问题的能力，在激发学生创新意识、启发创新思维、培养创新型人才方面起到事半功倍的作用。
5、结语。
流体力学是很多工科专业必修的一门专业基础课，理论性和实践性都很强，而实验是将流体力学基本理论与工程实践相结合的非常重要的教学环节。一方面，在对理论知识的理解和验证上，实验课有着理论教学无法替代的关键作用；另一方面，在锻炼学生操作能力、提高分析能力、激发学习兴趣、培养创新意识以及严谨的科学态度上，实验也是不可或缺的教学手段，有必要在实验的教学内容、教学方法和实验设备等方面进行进一步的探讨研究。
参考文献：
[1]蔡增基，龙天渝。流体力学泵与风机[M]。4版。北京：中国建筑工业出版社，1999
[2]吴班。流体力学实验教学改革探讨[J]。唐山学院学报，2007，3（2）：105—106
[3]杨晓新。流体力学综合试验台的开发与应用[J]。西安航空技术高等专科学校学报，2008，1（1）：73—74
[4]王英，谢晓晴，李海英。流体力学实验[M]。长沙：中南大学出版社，2005
篇2：流体力学实验教学大纲
普通物理实验（力学）教学大纲
（物理系物理教育专业用）
实验目的：本课程是对理科学生进行科学实验训练的一门必修课程，通过本课程的学习，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，培养学生熟练、扎实的实验基本知识、方法和技能，培养学生良好的科学素质，创新精神和实践能力，为今后的学习和工作奠定基础。
基本要求：本课程要求学生对基本物理现象进行观察和研究，学习基本物理量的测量方法，学习常用测量仪器的结构原理和测量方法，提高学生的基本实验能力、分析能力、表达能力和综合设计能力。通过完成一定数量的力学、热学实验，应达到如下要求：
1、掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，学会正确使用、调节和读数。
2、了解一些物理量的测量方法，知道如何根据实验要求确定实验方案、选择实验仪器、设备，如何减少实验误差。学会对实验进行误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字，学会定性判断和定量估算实验结果的可靠性。
3、养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，特别是严肃认真对待实验数据，杜绝弄虚作假，树立实事求是的科学态度和道德。
第一部分 力学实验（36 学时）
绪论（误差理论）4 学时
实验一 长度测量
要求：练习使用测长度的几种仪器；做好实验记录和计算不确定度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验二 自由落体运动
要求：学习用自由落下的物体测量重力加速度，对组合测量进行数据处理。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验三 密度的测量
要求：熟习物质密度的测量方法，测定规则和不规则物体的密度。实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验四 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究
要求：用倾斜气垫导轨测定重力加速度，分析和修正实验中的部分系统误差分量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验五 阻尼振动
要求：观察弹簧振子在有阻尼情况下的振动，测定表征阻尼振动特征的一些参量，利用动态法测定
滑块和导轨之间的粘性阻尼常量。更多免费资料请访问：豆丁教育百科
实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验六 单摆
要求：使用停表和米尺测单摆周期和长度，求出当地重力加速度g 值，考查单摆的系统误差对测重
力加速度的影响。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时
实验七 杨氏弹性模量测量
要求：用伸长法测定金属丝的杨氏模量，学习光杠杆的原理并掌握使用方法。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验八 转动惯量的测定
要求：测量不同形状物体的转动惯量。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验九 弦振动的研究
要求：观察弦振动时形成的驻波，测量均匀弦线上横波的传播速度及均匀弦线的线密度。实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十 复摆振动的研究
要求：考查复摆振动时振动周期与质心到支点距离的关系，测出重力加速度、回转半径和转动惯量。
实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十一 牛顿第二定律的验证
要求：学习在气垫导轨上验证牛顿第二定律 实验类型：验证实验 学时分配：2 学时
实验十二 弹簧振子的研究
要求：研究弹簧本身质量对振动的影响 实验类型：综合实验 学时分配：2 学时
实验十三 碰撞实验
要求：验证动量守恒定理，了解非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。实验类型：验证实验 分配学时：2 学时
实验十四 惯性秤
篇3：流体力学实验教学改革探讨
关键词：流体力学,实验课程,教学改革
流体力学是水利、土木类专业的一门重要技术基础课, 整个课程体系包括理论分析、科学实验与数值计算, 在我国高等学校工科专业形成了稳定的颇具特色的教学模式。随着教学改革的不断深入, 传统的实验教学在培养学生实践能力和创新能力方面明显显示出不足:在实验内容上单调又陈旧, 偏于基础, 难以激发学生兴趣;实验设备大多数过于陈旧, 多由学校集体申购, 教师学生参与程度低;教学方法老套, 多采用老师讲解基本原理, 之后做示范实验, 学生随后模仿这一模式, 无法充分调动学生积极性;实验教学教材陈旧, 不能适应实际需要;缺乏恰当的评价体系, 导致教学双方积极性丧失。因此, 在经济建设和科学技术高速发展的今天, 本着培养创新性应用型人才的目标, 必须对流体力学实验课程教学进行改革。
一、流体力学实验内容的改革
传统的流体力学实验内容包括以下几类。
第一类:液体静压强测定实验, 流线演示实验、能量方程实验、文丘里流量系数测定实验、毕托管测流速实验、明渠断面流速分布测定、水面曲线实验、水电比拟实验。
该类实验以认识流体力学基本概念为主, 在实验的过程中加深对基本概念的理解, 可以归类为认识概念型实验。
第二类:液体的相对平衡实验、动量定理实验、雷诺方程实验、伯诺里方程实验、沿程阻力系数测定实验、局部阻力系数测定实验、达西定律渗流实验。
该类实验以验证流体力学基本原理为主, 学生通过动手操作实验设备, 达到预期目的, 从而理解流体力学经典理论, 可以归类为理论验证型实验。
第三类:孔口与喷嘴出流实验、水跃实验、堰顶溢流实验、闸孔出流实验。
该类实验主要通过老师操作, 学生观摩的方式完成, 从而初步了解流体力学基本原理在实际工程中的应用, 可以归类为观摩型实验。
这三类实验其优点是理论成熟且实验开展难度不大, 易于学生动手操作。因此, 应用广泛, 各大高校都在进行类似实验。但也存在明显缺点:第一类第二类实验本身缺乏新鲜感, 学生在动手之前已经知道了实验结果, 实验过程十分机械, 甚至敷衍了事;第三类实验对多数学生有吸引力, 学生积极性也高, 但是无法参与。
基于此, 应从以下几方面入手对流体力学实验内容进行改革。
1. 适当减少认识概念型、理论验证型实验的开出数量, 将观摩型实验以学生参与、教师指导的方式进行。
例如, 对于水跃实验, 可以完全放手给学生去做, 从调试设备到实验开始到水跃形成到改变水跃形式, 都由学生自己去完成, 教师只起释疑解惑的作用。
2. 实验内容应与各专业本身相结合。
以本校为例, 流体力学实验作为土木工程专业、水利水电工程专业、农业水利工程专业共同的实验科目, 由于其各自专业目标的差异、学生专业知识构成的不同, 其对于流体力学知识体系的兴趣点也不一样, 为此, 流体力学实验内容应该考虑到这些专业差异, 进行特色教学。为此, 针对土木工程专业, 增设过桥涵洞流体特性及管流力实验内容;针对水利水电工程专业, 增加洪水演示实验, 增加大型水利工程模型试验等;针对农业水利工程专业, 增加地面灌溉模拟实验, 增加农田灌溉系统实验等。
3. 在实验教学方法上, 由以教师为主转换为以学生自己动手为主, 教师只起指导性作用。
同时, 流体力学实验教学与理论教学密切配合, 最大程度调动学生学习的积极性, 鼓励学生的自主创新, 对于学生在实验课程中提出的看法和见解要注意保护。
4. 在流体力学实验教学方式上, 充分利用多元化手段, 改变以往单一的实验室教学法。
将流体力学实验教学与工科专业实践性教学密切结合。例如, 在农业水利工程专业本科实习中, 注意引导学生观察, 记录农业水利工程中的流体力学工程实例, 并就相关实际问题运用流体力学基本原理予以讲解。
5. 将流体力学物理试验与数值试验相结合, 培养学生的动手能力及科研素质。
目前, 流体力学实验大多以物理模型试验为主, 对于数值实验鲜有提及。在计算机教育高度普及的今天, 各学科与计算机相结合, 走数字化道路已成为共识。流体力学基本实验, 原理明确、理论成熟, 具备了开展数值试验的先天优势, 而工科学生本身又对计算机兴趣较大, 如能正确加以引导, 必将大大提高学生参与的积极性。例如, 对于突扩流动[1], 教师可以先指导学生进行物理试验, 之后开展数值试验。
二、流体力学实验教材的改革
由于长时期的对于流体力学实验课程的不重视, 也导致了流体力学实验教材更新换代的滞后, 表现在以下几方面。
1. 教材内容陈旧, 多数沿袭以往几十年的内容, 其中的多数设备
目前已经早就被淘汰, 所讲内容与时代要求、社会需要有一定距离, 因此, 更新陈旧的流体力学实验教材内容势在必行。
2. 教材讲述性内容太多, 留给学生独立思考的空间太少。
现有流体力学实验教材沿袭了传统教材的严谨风格, 推理严密、论证准确, 实验过程的每一个环节讲的都很清楚, 甚至于每一个环节可能出现的问题及对策就已经给出。这种特点在保证了实验的准确进行的同时, 也束缚了学生的手脚, 几乎没有给学生留下独立思考的空间, 同时也使学生对实验失去了兴趣, 没有了探索的欲望。
为此, 可以对流体力学实验教材进行如下方面的改革, 以求其与时俱进。
1.实验教学教材内容必须与实验设备同步, 每更新一批实验设备, 须及时地将其操作规程、注意要点等事项补充入实验教材内容中, 做到常用常新。
2.针对各专业对流体力学不同层次的要求, 广泛收集实验在不同领域中的应用, 结合各专业工程实际, 对流动现象、机理、发生条件等, 结合实验结果给予详细的描述和解释, 培养学生的专业感情, 提高学习兴趣, 提高实际工程应用能力。例如, 结合能量方程实验, 介绍水利水电工程专业南水北调水利工程中的穿黄隧道倒虹吸设计及农业水利工程中的农田水泵站设计。
3. 在流体力学实验教材编写中编写实验教材时, 为了让学生了
解所做实验的历史、当时的实验条件、有关学科的发展情况、该实验对流体力学的贡献等, 在每个实验前编写“实验中的发现”部分。如孔口与管嘴实验:当时伽利略 (1564—1642) 成功地解决了自由落体和抛射体问题;托里拆里 (1608—1647) 也用实验的方法研究了容器出流的射流形状、速度和流量问题, 并提出了射流速度与水的高度成正比;约100年后, 伯努利 (1667—1748) 精确地确定了射流速度的公式。
4. 在流体力学实验教材编写中, 立足本校实际, 同时注意吸收国内外相关先进成果。
如本校新编的《流体力学实验指导与练习》是编者总结了三十多年的实验教学经验, 结合理论教学和实践教学, 在编者进行的设备研制和设计的基础上, 参考了清华大学、河海大学等知名院校的水力学实验教学方面的资料, 并广泛地吸取国内外实验教学教材中的优点编写而成。在编写过程中始终贯彻理论联系实际, 注重实践环节, 并结合了小型台式自循环仪器的开发和使用, 力求符合学生的认识规律及便于自学的原则。
三、流体力学实验课程考核体系的改革
由于缺乏相应的约束机制以及考核方式的不合理导致流体力学实验课中存在着以下问题。
1. 学生对流体力学实验课程本身认识不足, 积极性不高。
随着高校扩招, 流体力学实验常采用几人分成一个小组的形式进行, 结果导致小部分学生做, 其他学生看的局面。同时, 学生也仅仅认为实验课是对理论课某些知识的简单验证, 兴趣寥寥。
2. 学生动手能力差。
在实验课进行中经常发现, 学生对于实验设备相当陌生, 对于教师事先安排的预习实验要点等反应迟钝, 即便是进入实验室后, 也只是在事先布置好的设备上测定几个数据, 部分同学甚至干脆不做。
3. 实验报告千篇一律, 抄袭普遍, 全班同学一个版本。
基于以上情况, 必须对流体力学实验课程考核体系进行改革, 以便从根本上改变这种现状。在借鉴, 调研国内同行经验的基础上, 我们认为可以从以下几点着手。
1.实验教学单独考查计算成绩, 并实行实验成绩一票否决制。实验成绩必须及格并以30%左右的比例将其汇入课程总成绩。这样有利于调动教学双方的积极性, 克服部分学生重理论、轻实验的思想, 为保证实验教学提供有利条件。
2.实行必做实验和选做实验相结合。增设选做流体力学实验项目, 为学有余力的学生提供更多的锻炼机会。试行结果表明, 有相当多的学生会加做2—3项选做实验。
3.增加实验演示内容。为了使学生加深理解, 支持个人独立完成实验。实验室在实验周或实验月全天开放的情况下, 实验室初步具备学生独立实验的条件, 通过独立实验能使学生得到更大的锻炼。
4. 实施创新性的综合实验。
通过学生自主设计的创新性实验, 培养学生分析流体力学问题能力和创新意识。让学生将所学的流体力学知识、理论广泛联系和应用于实际工程中, 加强了对广义的概念的理解, 提高流体力学学生的综合索质, 给学生更多的创新的机会, 使他们的潜能充分发挥出来。
在流体力学实验课程教学中, 以上几点分别计分, 最后乘以相应权重, 即为该生最终成绩。
流体力学实验教学在流体力学学习过程起到重要的作用。实验课程能够调动学生的主观能动性, 引导学生学习, 并促使教师必须不断拓宽知识面, 提高自己的理论水平。这样, 实验指导教师的水平与教学态度也得到了学生的普遍赞扬, 学生做实验的积极性也得到了很大的提高。
参考文献
[1]朱士江, 李占松.突扩流动主流偏转特性数值模拟研究[J].水科学进展, 2009, (3) .
[2]闻建龙, 陈汇龙, 王军锋, 朱曾.流体力学实验课程教学改革[J].江苏大学学报:高教研究版, 2002, (12) .
篇4：流体力学实验的教学改革研究
关键词：流体力学；实验教学；教学改革
一、引言
在日趋激烈的全球科技竞争中，工程技术人才是推动国家技术发展的重要推动力量，这些人才不仅应具有扎实的专业基础理论和专业知识，更应具有较强的实践动手能力和工程创新能力。但当前的大中专毕业生中有相当一部分实践能力和创新能力较弱，无法满足用人单位的要求。造成这种状况的主要原因之一是我们的实验教学未能使学生的实践和创新能力得到很好的提高。
流体力学作为许多工科类专业必修的一门专业基础课，其理论应用行业广泛，实践性强，而实验教学是该课程教学的重要环节，对帮助理论知识的理解和对理论知识的验证具有重要作用，对于分析和解决工程实际问题也有重要的作用。因此，为适应人才培养的要求，应重视流体力学实验教学，积极探索和改革流体力学实验教学。
二、以往实验教学中存在的问题
（一）实验课时较少，实验内容单一
实验课的基本目标在于培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。但由于存在重理论课轻实践课的现象，实验课时安排较少，并且以验证性实验居多，综合性和设计性实验很少。学生做实验的动手机会不多，独立思考、设计和创新的机会更少，这种状况已经严重影响到学生思维的开拓和创新能力的培养。
（二）实验教学方法和考核方式单一
实验教学方法缺乏灵活性，实验教学时，将实验目的、实验原理、实验设备以及实验步骤等都详细讲解给学生听，再进行实验演示，学生只需按照实验步骤操作就可以完成实验，不需要自己去思考、去探讨、去创新。学生养成了惰性心理，只知道要这样做，不知道为什么要这样做，对做实验缺乏主动性、积极性，往往敷衍了事，将做实验当作是任务和负担，而不是当作提高自己实践能力的手段。
实验考核是课程考核的主要环节，应考核学生的理论知识应用能力、动手能力、分析和解决问题的能力、设计创新的能力等。而以往的实验通常采用出勤纪律（10%）、实验操作（50%）、实验报告（40%）这三部分来考核，过于强调实验操作与实验报告的重要性，学生为了得到较高的操作分和实验报告分，实验时就只按老师讲解的实验步骤按部就班地去做，因怕做错实验被扣分，不去探索其他较好的实验方法和步骤。做实验报告时，有的同学抄袭甚至修改实验数据以符合理论结果，实验报告的问题讨论也常有抄袭现象。因此，这种单一的实验考核方式无法体现出学生的创新能力和综合素质，急需改革。
（三）实验室开放工作开展较少
随着国家和学校加大对实验设备投入，流体实验室的设备台套数不断增加，已经基本满足老师和学生的教学和科研需求。但现有的实验室仅对参加学科竞赛同学、SRT同学以及部分教师的科研开放，对其他同学很少进行开放。这样，一方面实验设备未得到充分利用，另一方面有的学生有好的实验设计方案，想做开放性实验却不能使用设备。
三、当前实践教学中的一些探索
（一）改革实验内容
1.综合验证性实验。流体力学实验教学中，验证性实验有雷诺实验、沿程阻力实验、文丘里流量计实验、毕托管流量计实验、孔板流量计实验等，这些实验如果一个两学时地去做，需要较多的时间。由于实验方法类似，有些同学做过一二个实验后，就对做实验缺乏积极性了。因此，可以设计实验方案，将部分验证性实验合并进行，增加一点难度，这样既可以节约实验时间，又可以调动学生积极性，让他们了解各个实验的异同之处，便于分析总结，使所学知识能联系贯通起来。
2.将部分验证性实验设计成综合型或设计性实验。学生在这个设计过程中需要将所学的知识综合运用起来。如在雷诺实验中，通常用接水盘测量圆管内流过的水体积，用秒表测量水流的时间，进而计算圆管内的水流流速。也可以让学生设计几个方案，使用其他方法来测试管内水流速，比如用毕托管、孔板来测流量等。学生在设计方案时，通常会先了解毕托管或孔板等流量计构造及流量测量原理，巩固和掌握相关理论，再运用理论知识。设计的几个方案经过比较分析，确定最优方案，再根据最优方案将设备进行简单的改造，用实验的方法衡量设计方案质量。从设计的过程来看，设计是一个“动手动脑”的过程。它提高了学生的动手、分析和创新能力，激发了学生的创造性思维，拓展了学生的视野。
3.修改实验指导教材。以往的教材实验内容单一、档次不高，多为演示性和验证性实验，实验编排也比较零乱。对于每个实验，教材对实验仪器和实验操作步骤等介绍得过于详细，学生按部就班地进行就可以完成实验，对实验教材和老师产生依赖心理，教材上有的或老师讲过的会做，教材上没有的或老师没讲过的就不会做，思维不活跃。修改后的教材减少了演示性、验证性实验的数量，增加了一些综合性、设计性的实验，使实验教材编排先易后难、难易结合，涵盖大纲要求的所有内容，成为一个有机整体。教材中的部分实验只提供给学生实验目的、实验原理、实验设备等内容，至于实验的方法与步骤等需要学生自己查阅有关资料，进行实验方案设计，方案需经指导老师同意后方可进行实验。实验过程中，要求学生对出现的问题进行分析讨论，并解决问题。实践表明，采用这样的教材后，学生学习积极性明显提高，学生的思考、动手和创新能力均得到锻炼。
（二）改革实验教学方法
1.摒弃“说教式”，采用“启发式”实验教学方法。尽量不采用老师讲解、演示实验，然后学生实验的方法。而多采用让学生自己探索合理的实验方法，学生可以开讨论会，根据实验的原理，提出几种实验的方案，确定最优方案，讨论并确定实验的步骤。实验过程中，以学生讨论和自主设计为主，教师指导为辅，教师只对实验过程进行监控，对学生遇到的关键问题进行启发性指导。
2.让部分学生参与实验准备与设备调试。实验准备是一个繁琐的过程，要准备一些仪器仪表，调试实验装置。如果让学生参与实验准备，既可以减轻教师的工作负担，又可以锻炼学生能力。准备实验，就要对实验的目的、原理以及设备等有较详细的了解。学生根据实验原理确定需要测量的参数，从而准备好需要用到的仪器仪表。因此，这也是一个很好的实验预习过程。在实验设备调试过程中，经常会遇到各种各样的问题，既有本专业的问题，也可能包括电学、机械等方面的问题。这时就需要运用在大学里学到的相关知识去解决，要想解决这些问题就要对相关知识温习、巩固和掌握，就要会综合运用交叉学科知识。事实上，这些问题中有的可能是以后实践工作中经常遇到的问题，独立解决这些问题对以后快速适应实践工作有很大帮助。
（三）加强实验室开放力度，提高学生实践能力
开放实验室，可以给学生提供分析问题、解决问题的场所。在课外时间开放实验室，学生能较自由地选择实验时间，可以根据自己的兴趣选择实验项目和进行实验设计，这样做既有利于学生个性的发展，也能够让他们充分发挥自己的聪明才智，深入地进行科学研究，从而使学生的综合能力得到全面的培养和发展。
流体实验室在满足基本教学要求的同时，尽最大程度为师生服务，特别是为一些学生SRT项目、学生竞赛项目、科研项目等服务。比如上年度有几位学生做了一个建环专业实验结果验证软件开发——流体部分的SRT项目，主要是验证实验结果的正确性，参加项目的
图1 软件主界面
图2 动量定理的界面
学生做了动量定理、雷诺实验、沿程阻力、毕托管流量计、孔板流量计、文丘里流量计等六个实验项目，学生们在每台实验设备上做大量的实验，记录及分析数据，获得各个实验结果的变化范围。根据各个实验的原理及实验设备参数，用C#语言编写一个验证软件，该软件使用时只需将实验得到的数据输入软件，就会显示实验结果的正确与否。软件主界面如图1，其中动量定理的界面如图2。通过完成该项目，学生的实验设计与操作能力、数据分析能力等明显提高，初步养成了科学、严谨、求实的作风，同时也提高了学生的软件编程能力。该项目的成果可以大大减少指导老师检查学生实验结果的工作量，也利于学生及时发现错误，重做实验。该软件已经应用在实验教学课堂上，得到了学生较好的反响。因此，应继续加强实验室开放，使更多的学生有机会培养自己的兴趣以及进行科学探索。
（四）改革实验考核方式
建立更科学的考核体系，考核方式有专业理论知识考试、课堂提问、实验设计考试、实验操作考试等。考核时既重视实验涉及的理论知识考核，更重视对学生动手能力与创新能力的评价。在实验总评分中，体现动手能力和创新能力的内容应占有一定的权重，促使学生有意识培养自己的能力，提高综合素质。
四、继续探索研究，深化流体力学实验教学改革
（一）利用专业软件，进行模拟实验
流体力学的很多实验由于实验设备和条件的限制，无法深入地进行下去。如果采用模拟实验，学生可以改变不同的初始参数，得到不同的实验结果，较好地解决了这些限制。比如在雷诺实验中，如果想研究不同类型流体的下临界雷诺数，就要准备不同的流体，当采用具有危险性或毒性的流体时，进行真实实验的难度就增大了。这时可以考虑采用CFD软件进行模拟实验的方法，将模拟实验的结果与参考资料上的数值进行比较，以确认模拟实验的正确性。模拟实验可以用动画形象地演示实验的过程，帮助学生理解实验，还可以得到真实实验难以得到的数据，比如速度场、流线等。模拟实验使学生初步掌握了专业理论知识的运用，加深了对专业知识的理解；模拟实验也使学生学会了CFD软件的使用，初步了解这种科学研究的新方法。
（二）利用多媒体技术，提高实验教学质量
实验前，可以利用多媒体技术播放科技短片，介绍有关流体实验的历史背景、当时的实验细节以及对流体力学发展产生的作用等，使学生在听故事过程中开始实验，激发继续探索研究的兴趣。利用多媒体动画技术也可以演示实验的详细过程，并利用交互功能控制过程的速度，为学生记忆、理解知识创造良好的条件。在实验中，如觉得有疑问或在实验中没看清楚现象，可以重复播放实验的过程，使实验效果明显增强。
五、结语
流体力学实验教学在流体力学学习中起着非常重要的作用，它能使学生将理论知识与实践结合起来，调动学生的学习积极性和主动性，增强学生的动手能力，培养学生的创新精神，并促使教师加强学习，完善自己的知识结构，提高自己的专业知识水平。因此，改革和完善实验教学，使学生的知识和能力水平适应当代社会对学生的要求，是我们的一项重要任务。
参考文献：
[1]袁银男，许桢英，刘会霞，等.完善实践教学体系，强化创新能力培养[J].实验室研究与探索，2010，29（4）：92-94.
[2]张玲，洪文鹏，李岩.流体力学实验教学改革的探讨[J].大学物理实验，2002，15（4）：84-86.
篇5：流体力学实验教学大纲
能力为本理念下的土力学课程实验教学改革初探
本文提出了实验教学的.以能力为指向的教学目标思想.基于这个思想,对土力学课程实验教学改革,从教学团队、教学资源建设、实验教学设计与组织以及考核评价等几个方面进行了探讨.
作 者：佘跃心 SHE Yue-xin 作者单位：淮阴工学院建筑工程系,江苏,淮安,223001 刊 名：高教论坛 英文刊名：HIGHER EDUCATION FORUM 年，卷(期)：2009 “”(3) 分类号：G642 关键词：土力学 课程 能力篇6：流体力学实验教学大纲
流体力学综合实验
姓名：
学号：
班级号：
实验日期：2016
实验成绩：
流体力学综合实验
一、实验目的：
1.测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re的关系曲线。
2.观察水在管道内的流动类型。
3.测定在一定转速下离心泵的特性曲线。
二、实验原理
1、求
λ
与Re的关系曲线
流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动（如图1所示）时的阻力损失可根据伯努利方程求得。
以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程:
图1
流体在1、2截面间稳定流动
因u1=u2，z1=z2，故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为
流体流经直管时的摩擦系数与阻力损失之间的关系可由范宁公式求得，其表达式为
由上面两式得：
而
由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因此分析法整理可形象地表示为
式中：-----------直管阻力损失，J/kg；
------------摩擦阻力系数；
----------直管长度和管内径，m；
---------流体流经直管的压降，Pa；
-----------流体的密度，kg/m3；
-----------流体黏度，Pa.s；
-----------流体在管内的流速，m/s；
流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，即可算得。两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速。在已知管径和平均流速的情况下，测定流体温度，确定流体的密度和黏度，则可求出雷诺数，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数与雷诺数的关系曲线图。
2、求离心泵的特性曲线
三、实验流程图
流体力学实验流程示意图
转子流量计
离心泵
压力表
真空压力表
水箱
闸阀1
闸阀2
球阀3
球阀2
球阀1
涡轮流量计
孔板流量计
∅35×2钢管
∅35×2钢管
∅35×2铜管
∅10×2钢管
四、实验操作步骤
1、求
λ
与Re的关系曲线
1)
根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
2)
打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，检查无误后按下水泵开关。
3)
打开球阀1，调节流量调节闸阀2使管内流量约为10.5，逐步减小流量，每次约减少0.5，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4后停止实验。
4)
打开球阀2，关闭球阀1，重复步骤（3）。
5)
打开球阀2和最上层钢管的阀，调节转子流量计，使流量为40，逐步减小流量，每次约减少4，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4时停止实验。完成直管阻力损失测定。
2、求离心泵的特性曲线
1)
根据现场实验装置，理清流程，检查设备的完好性，熟悉各仪表的使用方法。
2)
打开控制柜面上的总电源开关，按下仪表开关，先关闭出口阀门，检查无误后按下水泵开关。
3)
打开球阀2，调节流量调节阀1使管内流量，先开至最大，再逐步减小流量，每次约减少1，待数据稳定后，记录流量及压差读数，待流量减小到约为4后停止实验，记录9-10组数据。
4)
改变频率为35Hz，重复操作（3），可以测定不同频率下离心泵的特性曲线。
五、实验数据记录
1、设备参数：；
；
2、实验数据记录
1）求
λ
与Re的关系曲线
铜管湍流
钢管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
8.7
3.14
11.1
4.65
8.3
2.90
10.5
4.20
7.9
2.66
9.9
3.78
7.5
2.40
9.3
3.38
7.1
2.21
8.7
3.00
6.7
1.97
8.1
2.61
6.3
1.77
7.5
2.25
5.9
1.55
6.9
1.97
5.5
1.38
6.3
1.68
5.1
1.21
5.7
1.40
4.7
1.04
5.1
1.16
钢管层流
序号
qv(Lh)
∆p(pa)
935
701
500
402
340
290
230
165
116
582、求离心泵的特性曲线
30Hz离心泵数据记录
序号
流量
真空表
压力表
电机功率
15.65
-2200
28000
694
14.64
-2000
31000
666
13.65
-1800
37000
645
12.65
-1200
40000
615
11.62
200
42000
589
10.68
0
47000
565
9.66
50000
549
8.67
1000
51000
521
7.67
1500
55000
488
6.63
1800
59000
468
5.62
1800
60000
442
4.58
2000
67000
388
0.08
0.0022
0.083
166.9
35Hz离心泵数据记录
序号
流量
真空表
压力表
电机功率
18.27
-500
42000
1052
17.26
-400
48000
998
16.24
-300
51000
972
15.26
-300
56000
933
14.27
-200
61000
906
13.28
-200
65000
861
12.27
-200
68000
824
11.27
-100
71000
798
10.26
0
76000
758
9.26
-100
80000
725
8.26
0
82000
682
7.26
-100
89000
653
6.27
150
90000
626
5.26
180
100000
585
4.43
200
110000
528
六、典型计算
1、求
λ
与Re的关系曲线
以铜管湍流的第一组数据为例计算
T=22℃时，ρ≈997.044kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa∙s
以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程
P1ρ+u12+gz1=P2ρ+u22+gz2+hf
因u1=u2，z1=z2，故流体在等径管的1、2两截面间的阻力损失为
hf=∆Pρ=3.14*10001000=3.15J/kg
u=qvA=qvπ4d12=8.73600×0.0007548=3.202m/s
;
Re=duρμ=0.031×3.202×997.0440.001=98960.27
因为hf=λ∆Pρ
;
所以λ=∆Pρd1l2u2=3.15×0.0311.2×23.2022=0.01587
其他计算与此相同。
2、求离心泵的特性曲线
湍流铜管：管长L2=1.2m；管内径d2=31mm
铜管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
u(ms)
Re
λ
8.7
3.14
3.202
98960.27
0.01587
8.3
2.90
3.055
94410.37
0.01611
7.9
2.66
2.907
89860.48
0.01631
7.5
2.40
2.760
85310.58
0.01633
7.1
2.21
2.613
80760.68
0.01677
6.7
1.97
2.466
76210.78
0.01679
6.3
1.77
2.318
71660.89
0.01706
5.9
1.55
2.171
67110.99
0.01704
5.5
1.38
2.024
62561.09
0.01745
5.1
1.21
1.877
58011.19
0.01780
4.7
1.04
1.730
53461.3
0.01801
钢管湍流
序号
qv(m3h)
∆p(kpa)
u(ms)
Re
λ
11.1
4.65
4.085
126259.7
0.01444
10.5
4.20
3.864
119434.8
0.01458
9.9
3.78
3.643
112610
0.01476
9.3
3.38
3.423
105785.1
0.01495
8.7
3.00
3.202
98960.27
0.01517
8.1
2.61
2.981
92135.43
0.01522
7.5
2.25
2.760
85310.58
0.01530
6.9
1.97
2.539
78485.73
0.01583
6.3
1.68
2.318
71660.89
0.01620
5.7
1.40
2.098
64836.04
0.01649
5.1
1.16
1.877
58011.19
0.01706
湍流钢管：管长L3=1.2m；管内径d32=31mm
钢管层流
层流钢管：管长L1=2m；管内径d1=6mm
序号
qv(Lh)
∆p(pa)
u(ms)
Re
λ
935
0.393
2351.03
0.06084
701
0.353
2111.74
0.05631
500
0.314
1878.43
0.05083
402
0.275
1645.12
0.05338
340
0.236
1411.81
0.06145
290
0.196
1172.52
0.07547
230
0.157
939.22
0.09353
165
0.118
705.91
0.11928
116
0.079
472.60
0.18869
0.039
233.31
0.377372、离心泵的特性曲线
以第一组数据为例，n=30Hz
T=23℃时，ρ≈997.044Kg/m3
μ≈1.0×10-3Pa∙s
以水平地面为基准面，离心泵进口压力表为1-1截面，离心泵出口压力表为2-2截面，在此两截面之间列伯努利方程
P1ρg+u12g+z1+H=P2ρg+u22g+z2+Hf
因为
Hf≈0
;
所以H=
P2-P1ρg+u2-u12g+∆Z
∆Z=Z2-Z2=0.2m
;
进口直径D=50mm
;
出口直径d=40mm
u1=qvA1=qvπ4D2=15.653600×π4×0.052m/s=2.215m/s
;
u2=qvA2=qvπ4d2=15.653600×π4×0.042m/s=3.458m/s、H=3.647mH2O
N=N电∙η电∙η传
;
η电=0.75
;
η传=0.95
N=694×0.75×0.95=494.5W
η=NtN
;
Nt=qHρg=3.647×15.65×997.044×9.81/3600W=155.26W
η=155.26494.5×100%=31.36%
序号
流量Qv(m3h)
扬程
轴功率
效率
15.65
3.647
494.5
31.36%
14.64
3.889
474.5
32.60%
13.65
4.440
459.6
35.83%
12.65
4.647
438.2
36.45%
11.62
4.672
419.7
35.15%
10.68
5.173
402.6
37.29%
9.66
5.439
391.2
36.49%
8.67
5.422
371.2
34.41%
7.67
5.756
347.7
34.50%
6.63
6.113
333.5
33.02%
5.62
6.197
314.9
30.04%
4.58
6.876
276.45
30.95%
30Hz离心泵的特性曲线
35Hz离心泵的特性曲线
序号
流量Qv(m3h)
扬程
轴功率
效率
18.27
5.036
749.55
33.35%
17.26
5.586
711.08
36.84%
16.24
5.833
692.55
37.16%
15.26
6.298
664.76
39.28%
14.27
6.756
645.53
40.58%
13.28
7.125
613.46
41.91%
12.27
7.394
587.10
41.99%
11.27
7.656
568.58
41.23%
10.26
8.125
540.08
41.94%
9.26
8.515
516.56
41.47%
8.26
8.684
485.93
40.11%
7.26
9.387
465.26
39.80%
6.27
9.444
446.03
36.07%
5.26
10.446
416.81
35.82%
4.43
11.455
376.20
36.65%
七、实验结果分析与讨论
1、求
λ
与Re的关系曲线
实验结果：由关系曲线可以看出，钢管层流实验中，雷诺数与摩擦阻力系数在双对数坐标中呈线性关系，摩擦阻力系数只与流动类型有关，且随雷诺数的增加而减小，而与管壁粗糙度无关；在铜管湍流与钢管湍流实验中，摩擦阻力系数随雷诺数增加而趋于一个定值，此时流体进入完全阻力平方区，摩擦阻力系数仅与管壁的相对粗糙度有关，与雷诺数的增加无关。
结果分析：实验结果基本与理论相符合，但是也存在误差，如：在钢管层流实验中，在雷诺数在1870~2000范围内，雷诺数Re增大，λ并不随Re增大而减小，反而增大。产生这种现象可能是因为在Re为1870~2000范围内时已经非常接近于湍流，导致其规律与理论出现偏差。此外，还有可能是因为设备本身存在的误差，即流量调小至一定程度时，无法保证对流量的精准调节，使结果出现误差。
减小误差的措施：a.在实验正式开始前对设备进行检查，确认设备无漏水等现象再开始实验；b.进行流量调节时，每次应以相同幅度减小c.调节好流量后，应等待3分钟，等读数稳定后再进行读数。
2、离心泵的特性曲线
实验结果：有实验数据和曲线图可以看出，扬程随流量的增加而降低，轴功率随流量的增加而升高，效率随流量的增加先升高后降低。随着转速增大，三者均增大，由实验结果可以看出，基本符合Qv＇Qv=n＇n、H＇H=n＇n2、N＇N=n＇n3的速度三角形关系。
结果分析：实验结果与理论规律基本符合，在转速为35Hz时结果较理想，但是在转速为30Hz时，虽然符合基本规律，但是效率明显过低。造成这种现象的主要原因是转速过低，设备存在的设备误差更大，改善方法是在较高转速下进行实验。
减小误差的方法：a.在实验正式开始前对设备进行检查，确认设备无漏水等现象再开始实验；b.进行流量调节时，每次应以相同幅度减小c.调节好流量后，应等待3分钟，等读数稳定后再进行读数。d.在转速稍高的条件下进行实验。e.读数压力表时指针摆动幅度大，应在均匀摆动时取其中间值。
六、实验思考与讨论问题
1、直管阻力产生的原因是什么？如何测定与计算？
答：流体有粘性，管壁与流体间存在摩擦阻力。用压力计测定所测流体在所测水平等径管内流动的压差,一定要水平等径，△p=ρhf就可求得直管阻力。
2、影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样才能测准数据？
答：管内是否混入气泡，流体流动是否稳定。排出管内气泡，改变流速后等待2~3min待流体流动稳定后记录数据。
3、水平或垂直管中，对相同直径、相同实验条件下所测出的流体的阻力损失是否相同？
答：不同，根据伯努利方程可知，垂直管高度差将影响阻力损失。
根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点？