水力学实验设计规划

水力学实验设计规划一、水力学实验概述

水力学实验是研究液体（水）在各种条件下的运动规律、力学性质及其与工程实际应用相关问题的科学实验。通过实验，可以验证水力学理论、优化工程设计参数、评估工程设施性能。本规划旨在系统性地阐述水力学实验的设计流程、所需设备、实验步骤及数据处理方法，确保实验的科学性和有效性。

二、实验设计准备

（一）实验目标与内容

1.明确实验目的：验证流体连续性方程、伯努利方程等基本理论；研究管道流动阻力、层流与湍流特性；分析明渠流态变化。

2.确定实验内容：

-压力管道实验：测量不同管径、粗糙度下的沿程水头损失；

-明渠实验：观测不同坡度、流量下的流态（层流、过渡流、湍流）；

-流体测速实验：采用毕托管或超声波测速仪测量流速分布。

（二）实验设备与仪器

1.基础设备：

-实验水槽（长度≥5m，宽度≥1m，高度≥0.5m）；

-水泵（流量范围：0.01m³/s～0.1m³/s，扬程：0.5m～5m）；

-水箱（容积≥0.5m³，配备进水阀、溢流口）；

-压力传感器（量程：0～1MPa，精度±0.5%FS）；

-流量计（电磁流量计或涡轮流量计，精度±1%FS）。

2.辅助仪器：

-毕托管（测量点间距≤0.05m）；

-霍尔式流速传感器；

-电子天平（称重精度±0.1g）；

-数据采集系统（采样频率≥100Hz）。

（三）实验环境要求

1.温度控制：实验环境温度需维持在15℃～25℃，避免温度波动影响液体物理性质；

2.湿度控制：相对湿度维持在40%～60%，防止设备结露；

3.安全措施：实验区域设置警示标识，高压管道需配备泄压阀，人员需佩戴护目镜。

三、实验步骤设计

（一）压力管道实验

1.实验装置搭建：

(1)连接水泵、水箱、压力管道（管径：DN20～DN50，长度：3m～8m）；

(2)安装测压点（每隔0.2m设置一个压力传感器）；

(3)接通数据采集系统，校准压力传感器与流量计。

2.实验流程：

(1)缓慢开启水泵，调节流量至设定值（如Q=0.02m³/s）；

(2)记录各测压点的压力值（p₁、p₂、…pₙ）；

(3)改变流量（如Q=0.03m³/s、Q=0.04m³/s），重复测量；

(4)计算沿程水头损失（Δh=hf），绘制Q-Δh曲线。

3.数据处理：

(1)利用伯努利方程计算沿程水力坡度；

(2)根据雷诺数（Re=vd/ν）判别流态（层流Re<2000，湍流Re>4000）。

（二）明渠实验

1.实验装置搭建：

(1)安装可调坡度明渠（坡度范围：0.001～0.05）；

(2)设置堰板或闸门控制流量；

(3)布置流态观测区（长度≥1m，设置标记点）。

2.实验流程：

(1)调整坡度为0.01，缓慢增加流量（Q=0.001m³/s～0.05m³/s）；

(2)观察水面线形态，记录流态转变时的流量（临界流量）；

(3)在湍流状态下，使用毕托管测量近壁面流速（间隔0.1m）。

3.数据处理：

(1)根据弗劳德数（Fr=Q/(b×h²)）判别流态；

(2)绘制水面线与流量关系图（h-Q曲线）。

（三）流体测速实验

1.实验装置搭建：

(1)在管道或明渠中布置测速点（圆管采用同心圆法，矩形渠采用等距网格法）；

(2)连接毕托管与压力计（或差压传感器）；

(3)校准差压与流速的转换系数（如v=K√(Δp/ρ)）。

2.实验流程：

(1)保持流量恒定（如Q=0.025m³/s），测量不同测点的流速；

(2)记录各点的差压值（Δp），计算流速；

(3)改变流量，重复测量。

3.数据处理：

(1)绘制速度分布图（v-r曲线或v-h曲线）；

(2)计算断面平均流速（v̄=Σv/A）。

四、实验结果分析

（一）数据整理方法

1.建立电子表格，记录流量（Q）、压力（p）、流速（v）等原始数据；

2.使用Excel或Origin软件进行数据拟合，绘制理论曲线（如hf-Q²曲线）；

3.计算相对误差（|实验值-理论值|/理论值×100%），评估实验精度。

（二）误差分析

1.系统误差来源：

(1)仪器校准不精确（如压力传感器零点漂移）；

(2)管道粗糙度未精确测量。

2.随机误差来源：

(1)流量波动（±5%Q）；

(2)温度变化（±0.5℃）。

3.误差控制措施：

(1)多次重复测量取平均值；

(2)使用高精度仪器（如±0.1%FS的压力传感器）。

（三）实验报告撰写要点

1.实验目的与原理概述；

2.实验数据表格与图表；

3.结果分析与讨论（流态转变条件、水力坡度影响因素等）；

4.误差分析结论与改进建议。

五、安全与维护

（一）操作规范

1.启动水泵前检查管路是否漏水；

2.高压管道实验时，人员需保持距离（≥1m）；

3.实验结束后关闭电源，清理设备。

（二）设备维护

1.定期校准流量计与压力传感器（每年1次）；

2.清洗管道内壁（每季度1次），防止淤积；

3.金属部件涂防锈漆，避免腐蚀。

六、实验数据采集与记录

（一）数据采集要求

1.实验过程中需同步记录所有关键参数，包括但不限于：

(1)流量（Q）：使用流量计实时读数，单位为立方米每秒（m³/s）；

(2)压力（p）：记录各测压点的表压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(3)流速（v）：毕托管测速时需记录差压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(4)温度（T）：测量水体温度，单位为摄氏度（℃）；

(5)时间（t）：记录数据采集的时刻，单位为秒（s）。

2.数据记录需采用分表法，按实验阶段整理，避免混淆。

（二）原始数据表模板

1.压力管道实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|测压点位置(m)|压力p(Pa)|温度T(℃)|备注|

||||-||-|

|1|0.020|0.0|98,000|20.0||

|2|0.020|0.5|95,500|20.1||

|...|...|...|...|...||

2.明渠实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|坡度i|水深h(m)|流态|备注|

|||--|||-|

|1|0.001|0.01|0.05|层流||

|2|0.010|0.01|0.10|过渡流|堰板|

|...|...|...|...|...||

（三）数据采集注意事项

1.毕托管测速时需保持探头垂直于流速方向，避免倾斜角度超过±5°；

2.流量计读数需每分钟记录一次，连续记录3次取平均值；

3.温度测量采用浸入式温度计，测量水体中心位置，停留时间≥30秒；

4.实验过程中如遇异常数据（如压力突然升高），需立即停止实验并检查设备。

七、实验结果分析与讨论

（一）数据处理方法

1.水头损失分析：

(1)根据测压数据计算各段管路的压强水头（p/ρg）；

(2)绘制h-Q曲线，拟合沿程水头损失系数λ（线性回归R²>0.95）；

(3)将实验λ与穆迪图（MoodyChart）对比，分析管道粗糙度影响。

2.流态判别：

(1)计算雷诺数Re=vd/ν（d为管径，ν为运动粘度，取20℃时ν=1.0×10⁻⁶m²/s）；

(2)绘制Re-Fr关系图，验证流态转变区域（层流<2000，湍流>4000）；

(3)对比理论临界流速与实验观测值，分析误差原因。

（二）讨论要点

1.误差来源分析：

(1)仪器系统误差：如压力传感器线性范围限制（±10%FS）；

(2)测量方法误差：毕托管测速时未完全消除动压影响；

(3)环境因素：温度波动导致液体密度变化（Δρ/ρ≈1.2×10⁻³℃）。

2.工程应用关联：

(1)结合管道水力计算公式（如Darcy-Weisbach方程），讨论实验结果对输水管道设计的指导意义；

(2)通过明渠流态分析，解释水利工程中堰闸控制的实际应用原理。

（三）典型问题解决方案

1.数据离散度过大：

(1)检查流量计是否堵塞（如水垢沉积）；

(2)校准压力传感器零点（用标准压力源调校）；

(3)增加测点密度（如原测点间距0.5m改为0.2m）。

2.流态判别困难：

(1)使用高速摄像机拍摄水面波纹形态；

(2)采用激光多普勒测速仪（LDA）获取瞬时流速数据；

(3)增加流量梯度，提高过渡流态的观测清晰度。

八、实验设备维护与安全规范

（一）设备维护清单

1.每周例行检查：

(1)水泵轴承润滑（加注锂基脂2-3滴）；

(2)传感器电缆连接是否松动（目视检查）；

(3)水槽内壁清淤（清除沉淀物）。

2.每月深度维护：

(1)流量计校准（使用标准流量发生器）；

(2)压力传感器零点漂移校正（±0.5%FS范围内调整）；

(3)毕托管探头清洗（超声波清洗机处理10分钟）。

3.季度性维护：

(1)更换水泵密封圈（磨损量>3mm需更换）；

(2)水箱反渗透膜更换（使用前用去离子水冲洗）；

(3)金属管道镀锌层检测（锈蚀面积>5%需重新镀层）。

（二）安全操作细则

1.高压实验防护：

(1)严禁在压力管道上钻孔或焊接（需停泵泄压后操作）；

(2)使用减压阀控制最大工作压力（≤0.6MPa）；

(3)穿戴防护手套（材质为丁腈橡胶）。

2.电气安全措施：

(1)数据采集系统接地电阻≤4Ω；

(2)电缆绝缘层厚度≥1.5mm；

(3)实验结束后断开总电源（先断开关再拔插头）。

3.应急处理预案：

(1)泄压阀失效时，立即关闭总进水阀；

(2)设备短路时，使用漏电保护器（额定电流≤10A）；

(3)水溅入眼睛需立即用生理盐水冲洗15分钟并就医。

九、实验拓展与改进建议

（一）实验内容拓展方向

1.多相流实验：

(1)在管道中注入气泡（气水比1:10），观测两相流流型；

(2)使用高速摄像记录涡旋脱落过程；

(3)分析气蚀对管道内壁的冲刷（使用显微硬度计检测表面形貌）。

2.非牛顿流体实验：

(1)配置高分子聚合物溶液（浓度0.1%～1%）；

(2)测量屈服应力（使用旋转流变仪）；

(3)改进伯努利方程，验证修正项影响。

（二）技术改进措施

1.智能化数据采集：

(1)使用无线传感器网络（LoRa）传输数据；

(2)开发基于LabVIEW的自动控制程序（PID调节流量）；

(3)集成AI算法进行流态自动识别（训练样本≥1000组）。

2.虚拟仿真结合：

(1)使用COMSOLMultiphysics建立二维模型；

(2)对比CFD模拟结果与实验数据（误差≤8%）；

(3)开发交互式教学模块（含流态演示动画）。

（三）环保与可持续发展

1.节水设计：

(1)采用循环供水系统（回收率≥95%）；

(2)设置流量计量前池，避免满管输送；

(3)使用节水型水泵（C类能效标准）。

2.废弃物处理：

(1)化学溶液需中和处理后排放（pH=6-8）；

(2)清洗废水过滤后重复使用（过滤精度50μm）；

(3)废弃油液送交专业回收机构处理。

一、水力学实验概述

水力学实验是研究液体（水）在各种条件下的运动规律、力学性质及其与工程实际应用相关问题的科学实验。通过实验，可以验证水力学理论、优化工程设计参数、评估工程设施性能。本规划旨在系统性地阐述水力学实验的设计流程、所需设备、实验步骤及数据处理方法，确保实验的科学性和有效性。

二、实验设计准备

（一）实验目标与内容

1.明确实验目的：验证流体连续性方程、伯努利方程等基本理论；研究管道流动阻力、层流与湍流特性；分析明渠流态变化。

2.确定实验内容：

-压力管道实验：测量不同管径、粗糙度下的沿程水头损失；

-明渠实验：观测不同坡度、流量下的流态（层流、过渡流、湍流）；

-流体测速实验：采用毕托管或超声波测速仪测量流速分布。

（二）实验设备与仪器

1.基础设备：

-实验水槽（长度≥5m，宽度≥1m，高度≥0.5m）；

-水泵（流量范围：0.01m³/s～0.1m³/s，扬程：0.5m～5m）；

-水箱（容积≥0.5m³，配备进水阀、溢流口）；

-压力传感器（量程：0～1MPa，精度±0.5%FS）；

-流量计（电磁流量计或涡轮流量计，精度±1%FS）。

2.辅助仪器：

-毕托管（测量点间距≤0.05m）；

-霍尔式流速传感器；

-电子天平（称重精度±0.1g）；

-数据采集系统（采样频率≥100Hz）。

（三）实验环境要求

1.温度控制：实验环境温度需维持在15℃～25℃，避免温度波动影响液体物理性质；

2.湿度控制：相对湿度维持在40%～60%，防止设备结露；

3.安全措施：实验区域设置警示标识，高压管道需配备泄压阀，人员需佩戴护目镜。

三、实验步骤设计

（一）压力管道实验

1.实验装置搭建：

(1)连接水泵、水箱、压力管道（管径：DN20～DN50，长度：3m～8m）；

(2)安装测压点（每隔0.2m设置一个压力传感器）；

(3)接通数据采集系统，校准压力传感器与流量计。

2.实验流程：

(1)缓慢开启水泵，调节流量至设定值（如Q=0.02m³/s）；

(2)记录各测压点的压力值（p₁、p₂、…pₙ）；

(3)改变流量（如Q=0.03m³/s、Q=0.04m³/s），重复测量；

(4)计算沿程水头损失（Δh=hf），绘制Q-Δh曲线。

3.数据处理：

(1)利用伯努利方程计算沿程水力坡度；

(2)根据雷诺数（Re=vd/ν）判别流态（层流Re<2000，湍流Re>4000）。

（二）明渠实验

1.实验装置搭建：

(1)安装可调坡度明渠（坡度范围：0.001～0.05）；

(2)设置堰板或闸门控制流量；

(3)布置流态观测区（长度≥1m，设置标记点）。

2.实验流程：

(1)调整坡度为0.01，缓慢增加流量（Q=0.001m³/s～0.05m³/s）；

(2)观察水面线形态，记录流态转变时的流量（临界流量）；

(3)在湍流状态下，使用毕托管测量近壁面流速（间隔0.1m）。

3.数据处理：

(1)根据弗劳德数（Fr=Q/(b×h²)）判别流态；

(2)绘制水面线与流量关系图（h-Q曲线）。

（三）流体测速实验

1.实验装置搭建：

(1)在管道或明渠中布置测速点（圆管采用同心圆法，矩形渠采用等距网格法）；

(2)连接毕托管与压力计（或差压传感器）；

(3)校准差压与流速的转换系数（如v=K√(Δp/ρ)）。

2.实验流程：

(1)保持流量恒定（如Q=0.025m³/s），测量不同测点的流速；

(2)记录各点的差压值（Δp），计算流速；

(3)改变流量，重复测量。

3.数据处理：

(1)绘制速度分布图（v-r曲线或v-h曲线）；

(2)计算断面平均流速（v̄=Σv/A）。

四、实验结果分析

（一）数据整理方法

1.建立电子表格，记录流量（Q）、压力（p）、流速（v）等原始数据；

2.使用Excel或Origin软件进行数据拟合，绘制理论曲线（如hf-Q²曲线）；

3.计算相对误差（|实验值-理论值|/理论值×100%），评估实验精度。

（二）误差分析

1.系统误差来源：

(1)仪器校准不精确（如压力传感器零点漂移）；

(2)管道粗糙度未精确测量。

2.随机误差来源：

(1)流量波动（±5%Q）；

(2)温度变化（±0.5℃）。

3.误差控制措施：

(1)多次重复测量取平均值；

(2)使用高精度仪器（如±0.1%FS的压力传感器）。

（三）实验报告撰写要点

1.实验目的与原理概述；

2.实验数据表格与图表；

3.结果分析与讨论（流态转变条件、水力坡度影响因素等）；

4.误差分析结论与改进建议。

五、安全与维护

（一）操作规范

1.启动水泵前检查管路是否漏水；

2.高压管道实验时，人员需保持距离（≥1m）；

3.实验结束后关闭电源，清理设备。

（二）设备维护

1.定期校准流量计与压力传感器（每年1次）；

2.清洗管道内壁（每季度1次），防止淤积；

3.金属部件涂防锈漆，避免腐蚀。

六、实验数据采集与记录

（一）数据采集要求

1.实验过程中需同步记录所有关键参数，包括但不限于：

(1)流量（Q）：使用流量计实时读数，单位为立方米每秒（m³/s）；

(2)压力（p）：记录各测压点的表压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(3)流速（v）：毕托管测速时需记录差压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(4)温度（T）：测量水体温度，单位为摄氏度（℃）；

(5)时间（t）：记录数据采集的时刻，单位为秒（s）。

2.数据记录需采用分表法，按实验阶段整理，避免混淆。

（二）原始数据表模板

1.压力管道实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|测压点位置(m)|压力p(Pa)|温度T(℃)|备注|

||||-||-|

|1|0.020|0.0|98,000|20.0||

|2|0.020|0.5|95,500|20.1||

|...|...|...|...|...||

2.明渠实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|坡度i|水深h(m)|流态|备注|

|||--|||-|

|1|0.001|0.01|0.05|层流||

|2|0.010|0.01|0.10|过渡流|堰板|

|...|...|...|...|...||

（三）数据采集注意事项

1.毕托管测速时需保持探头垂直于流速方向，避免倾斜角度超过±5°；

2.流量计读数需每分钟记录一次，连续记录3次取平均值；

3.温度测量采用浸入式温度计，测量水体中心位置，停留时间≥30秒；

4.实验过程中如遇异常数据（如压力突然升高），需立即停止实验并检查设备。

七、实验结果分析与讨论

（一）数据处理方法

1.水头损失分析：

(1)根据测压数据计算各段管路的压强水头（p/ρg）；

(2)绘制h-Q曲线，拟合沿程水头损失系数λ（线性回归R²>0.95）；

(3)将实验λ与穆迪图（MoodyChart）对比，分析管道粗糙度影响。

2.流态判别：

(1)计算雷诺数Re=vd/ν（d为管径，ν为运动粘度，取20℃时ν=1.0×10⁻⁶m²/s）；

(2)绘制Re-Fr关系图，验证流态转变区域（层流<2000，湍流>4000）；

(3)对比理论临界流速与实验观测值，分析误差原因。

（二）讨论要点

1.误差来源分析：

(1)仪器系统误差：如压力传感器线性范围限制（±10%FS）；

(2)测量方法误差：毕托管测速时未完全消除动压影响；

(3)环境因素：温度波动导致液体密度变化（Δρ/ρ≈1.2×10⁻³℃）。

2.工程应用关联：

(1)结合管道水力计算公式（如Darcy-Weisbach方程），讨论实验结果对输水管道设计的指导意义；

(2)通过明渠流态分析，解释水利工程中堰闸控制的实际应用原理。

（三）典型问题解决方案

1.数据离散度过大：

(1)检查流量计是否堵塞（如水垢沉积）；

(2)校准压力传感器零点（用标准压力源调校）；

(3)增加测点密度（如原测点间距0.5m改为0.2m）。

2.流态判别困难：

(1)使用高速摄像机拍摄水面波纹形态；

(2)采用激光多普勒测速仪（LDA）获取瞬时流速数据；

(3)增加流量梯度，提高过渡流态的观测清晰度。

八、实验设备维护与安全规范

（一）设备维护清单

1.每周例行检查：

(1)水泵轴承润滑（加注锂基脂2-3滴）；

(2)传感器电缆连接是否松动（目视检查）；

(3)水槽内壁清淤（清除沉淀物）。

2.每月深度维护：

(1)流量计校准（使用标准流量发生器）；

(2)压力传感器零点漂移校正（±0.5%FS范围内调整）；

(3)毕托管探头清洗（超声波清洗机处理10分钟）。

3.季度性维护：

(1)更换水泵密封圈（磨损量>3mm需更换）；

(2)水箱反渗透膜更换（使用前用去离子水冲洗）；

(3)金属管道镀锌层检测（锈蚀面积>5%需重新镀层）。

（二）安全操作细则

1.高压实验防护：

(1)严禁在压力管道上钻孔或焊接（需停泵泄压后操作）；

(2)使用减压阀控制最大工作压力（≤0.6MPa）；

(3)穿戴防护手套（材质为丁腈橡胶）。

2.电气安全措施：

(1)数据采集系统接地电阻≤4Ω；

(2)电缆绝缘层厚度≥1.5mm；

(3)实验结束后断开总电源（先断开关再拔插头）。

3.应急处理预案：

(1)泄压阀失效时，立即关闭总进水阀；

(2)设备短路时，使用漏电保护器（额定电流≤10A）；

(3)水溅入眼睛需立即用生理盐水冲洗15分钟并就医。

九、实验拓展与改进建议

（一）实验内容拓展方向

1.多相流实验：

(1)在管道中注入气泡（气水比1:10），观测两相流流型；

(2)使用高速摄像记录涡旋脱落过程；

(3)分析气蚀对管道内壁的冲刷（使用显微硬度计检测表面形貌）。

2.非牛顿流体实验：

(1)配置高分子聚合物溶液（浓度0.1%～1%）；

(2)测量屈服应力（使用旋转流变仪）；

(3)改进伯努利方程，验证修正项影响。

（二）技术改进措施

1.智能化数据采集：

(1)使用无线传感器网络（LoRa）传输数据；

(2)开发基于LabVIEW的自动控制程序（PID调节流量）；

(3)集成AI算法进行流态自动识别（训练样本≥1000组）。

2.虚拟仿真结合：

(1)使用COMSOLMultiphysics建立二维模型；

(2)对比CFD模拟结果与实验数据（误差≤8%）；

(3)开发交互式教学模块（含流态演示动画）。

（三）环保与可持续发展

1.节水设计：

(1)采用循环供水系统（回收率≥95%）；

(2)设置流量计量前池，避免满管输送；

(3)使用节水型水泵（C类能效标准）。

2.废弃物处理：

(1)化学溶液需中和处理后排放（pH=6-8）；

(2)清洗废水过滤后重复使用（过滤精度50μm）；

(3)废弃油液送交专业回收机构处理。

一、水力学实验概述

水力学实验是研究液体（水）在各种条件下的运动规律、力学性质及其与工程实际应用相关问题的科学实验。通过实验，可以验证水力学理论、优化工程设计参数、评估工程设施性能。本规划旨在系统性地阐述水力学实验的设计流程、所需设备、实验步骤及数据处理方法，确保实验的科学性和有效性。

二、实验设计准备

（一）实验目标与内容

1.明确实验目的：验证流体连续性方程、伯努利方程等基本理论；研究管道流动阻力、层流与湍流特性；分析明渠流态变化。

2.确定实验内容：

-压力管道实验：测量不同管径、粗糙度下的沿程水头损失；

-明渠实验：观测不同坡度、流量下的流态（层流、过渡流、湍流）；

-流体测速实验：采用毕托管或超声波测速仪测量流速分布。

（二）实验设备与仪器

1.基础设备：

-实验水槽（长度≥5m，宽度≥1m，高度≥0.5m）；

-水泵（流量范围：0.01m³/s～0.1m³/s，扬程：0.5m～5m）；

-水箱（容积≥0.5m³，配备进水阀、溢流口）；

-压力传感器（量程：0～1MPa，精度±0.5%FS）；

-流量计（电磁流量计或涡轮流量计，精度±1%FS）。

2.辅助仪器：

-毕托管（测量点间距≤0.05m）；

-霍尔式流速传感器；

-电子天平（称重精度±0.1g）；

-数据采集系统（采样频率≥100Hz）。

（三）实验环境要求

1.温度控制：实验环境温度需维持在15℃～25℃，避免温度波动影响液体物理性质；

2.湿度控制：相对湿度维持在40%～60%，防止设备结露；

3.安全措施：实验区域设置警示标识，高压管道需配备泄压阀，人员需佩戴护目镜。

三、实验步骤设计

（一）压力管道实验

1.实验装置搭建：

(1)连接水泵、水箱、压力管道（管径：DN20～DN50，长度：3m～8m）；

(2)安装测压点（每隔0.2m设置一个压力传感器）；

(3)接通数据采集系统，校准压力传感器与流量计。

2.实验流程：

(1)缓慢开启水泵，调节流量至设定值（如Q=0.02m³/s）；

(2)记录各测压点的压力值（p₁、p₂、…pₙ）；

(3)改变流量（如Q=0.03m³/s、Q=0.04m³/s），重复测量；

(4)计算沿程水头损失（Δh=hf），绘制Q-Δh曲线。

3.数据处理：

(1)利用伯努利方程计算沿程水力坡度；

(2)根据雷诺数（Re=vd/ν）判别流态（层流Re<2000，湍流Re>4000）。

（二）明渠实验

1.实验装置搭建：

(1)安装可调坡度明渠（坡度范围：0.001～0.05）；

(2)设置堰板或闸门控制流量；

(3)布置流态观测区（长度≥1m，设置标记点）。

2.实验流程：

(1)调整坡度为0.01，缓慢增加流量（Q=0.001m³/s～0.05m³/s）；

(2)观察水面线形态，记录流态转变时的流量（临界流量）；

(3)在湍流状态下，使用毕托管测量近壁面流速（间隔0.1m）。

3.数据处理：

(1)根据弗劳德数（Fr=Q/(b×h²)）判别流态；

(2)绘制水面线与流量关系图（h-Q曲线）。

（三）流体测速实验

1.实验装置搭建：

(1)在管道或明渠中布置测速点（圆管采用同心圆法，矩形渠采用等距网格法）；

(2)连接毕托管与压力计（或差压传感器）；

(3)校准差压与流速的转换系数（如v=K√(Δp/ρ)）。

2.实验流程：

(1)保持流量恒定（如Q=0.025m³/s），测量不同测点的流速；

(2)记录各点的差压值（Δp），计算流速；

(3)改变流量，重复测量。

3.数据处理：

(1)绘制速度分布图（v-r曲线或v-h曲线）；

(2)计算断面平均流速（v̄=Σv/A）。

四、实验结果分析

（一）数据整理方法

1.建立电子表格，记录流量（Q）、压力（p）、流速（v）等原始数据；

2.使用Excel或Origin软件进行数据拟合，绘制理论曲线（如hf-Q²曲线）；

3.计算相对误差（|实验值-理论值|/理论值×100%），评估实验精度。

（二）误差分析

1.系统误差来源：

(1)仪器校准不精确（如压力传感器零点漂移）；

(2)管道粗糙度未精确测量。

2.随机误差来源：

(1)流量波动（±5%Q）；

(2)温度变化（±0.5℃）。

3.误差控制措施：

(1)多次重复测量取平均值；

(2)使用高精度仪器（如±0.1%FS的压力传感器）。

（三）实验报告撰写要点

1.实验目的与原理概述；

2.实验数据表格与图表；

3.结果分析与讨论（流态转变条件、水力坡度影响因素等）；

4.误差分析结论与改进建议。

五、安全与维护

（一）操作规范

1.启动水泵前检查管路是否漏水；

2.高压管道实验时，人员需保持距离（≥1m）；

3.实验结束后关闭电源，清理设备。

（二）设备维护

1.定期校准流量计与压力传感器（每年1次）；

2.清洗管道内壁（每季度1次），防止淤积；

3.金属部件涂防锈漆，避免腐蚀。

六、实验数据采集与记录

（一）数据采集要求

1.实验过程中需同步记录所有关键参数，包括但不限于：

(1)流量（Q）：使用流量计实时读数，单位为立方米每秒（m³/s）；

(2)压力（p）：记录各测压点的表压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(3)流速（v）：毕托管测速时需记录差压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(4)温度（T）：测量水体温度，单位为摄氏度（℃）；

(5)时间（t）：记录数据采集的时刻，单位为秒（s）。

2.数据记录需采用分表法，按实验阶段整理，避免混淆。

（二）原始数据表模板

1.压力管道实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|测压点位置(m)|压力p(Pa)|温度T(℃)|备注|

||||-||-|

|1|0.020|0.0|98,000|20.0||

|2|0.020|0.5|95,500|20.1||

|...|...|...|...|...||

2.明渠实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|坡度i|水深h(m)|流态|备注|

|||--|||-|

|1|0.001|0.01|0.05|层流||

|2|0.010|0.01|0.10|过渡流|堰板|

|...|...|...|...|...||

（三）数据采集注意事项

1.毕托管测速时需保持探头垂直于流速方向，避免倾斜角度超过±5°；

2.流量计读数需每分钟记录一次，连续记录3次取平均值；

3.温度测量采用浸入式温度计，测量水体中心位置，停留时间≥30秒；

4.实验过程中如遇异常数据（如压力突然升高），需立即停止实验并检查设备。

七、实验结果分析与讨论

（一）数据处理方法

1.水头损失分析：

(1)根据测压数据计算各段管路的压强水头（p/ρg）；

(2)绘制h-Q曲线，拟合沿程水头损失系数λ（线性回归R²>0.95）；

(3)将实验λ与穆迪图（MoodyChart）对比，分析管道粗糙度影响。

2.流态判别：

(1)计算雷诺数Re=vd/ν（d为管径，ν为运动粘度，取20℃时ν=1.0×10⁻⁶m²/s）；

(2)绘制Re-Fr关系图，验证流态转变区域（层流<2000，湍流>4000）；

(3)对比理论临界流速与实验观测值，分析误差原因。

（二）讨论要点

1.误差来源分析：

(1)仪器系统误差：如压力传感器线性范围限制（±10%FS）；

(2)测量方法误差：毕托管测速时未完全消除动压影响；

(3)环境因素：温度波动导致液体密度变化（Δρ/ρ≈1.2×10⁻³℃）。

2.工程应用关联：

(1)结合管道水力计算公式（如Darcy-Weisbach方程），讨论实验结果对输水管道设计的指导意义；

(2)通过明渠流态分析，解释水利工程中堰闸控制的实际应用原理。

（三）典型问题解决方案

1.数据离散度过大：

(1)检查流量计是否堵塞（如水垢沉积）；

(2)校准压力传感器零点（用标准压力源调校）；

(3)增加测点密度（如原测点间距0.5m改为0.2m）。

2.流态判别困难：

(1)使用高速摄像机拍摄水面波纹形态；

(2)采用激光多普勒测速仪（LDA）获取瞬时流速数据；

(3)增加流量梯度，提高过渡流态的观测清晰度。

八、实验设备维护与安全规范

（一）设备维护清单

1.每周例行检查：

(1)水泵轴承润滑（加注锂基脂2-3滴）；

(2)传感器电缆连接是否松动（目视检查）；

(3)水槽内壁清淤（清除沉淀物）。

2.每月深度维护：

(1)流量计校准（使用标准流量发生器）；

(2)压力传感器零点漂移校正（±0.5%FS范围内调整）；

(3)毕托管探头清洗（超声波清洗机处理10分钟）。

3.季度性维护：

(1)更换水泵密封圈（磨损量>3mm需更换）；

(2)水箱反渗透膜更换（使用前用去离子水冲洗）；

(3)金属管道镀锌层检测（锈蚀面积>5%需重新镀层）。

（二）安全操作细则

1.高压实验防护：

(1)严禁在压力管道上钻孔或焊接（需停泵泄压后操作）；

(2)使用减压阀控制最大工作压力（≤0.6MPa）；

(3)穿戴防护手套（材质为丁腈橡胶）。

2.电气安全措施：

(1)数据采集系统接地电阻≤4Ω；

(2)电缆绝缘层厚度≥1.5mm；

(3)实验结束后断开总电源（先断开关再拔插头）。

3.应急处理预案：

(1)泄压阀失效时，立即关闭总进水阀；

(2)设备短路时，使用漏电保护器（额定电流≤10A）；

(3)水溅入眼睛需立即用生理盐水冲洗15分钟并就医。

九、实验拓展与改进建议

（一）实验内容拓展方向

1.多相流实验：

(1)在管道中注入气泡（气水比1:10），观测两相流流型；

(2)使用高速摄像记录涡旋脱落过程；

(3)分析气蚀对管道内壁的冲刷（使用显微硬度计检测表面形貌）。

2.非牛顿流体实验：

(1)配置高分子聚合物溶液（浓度0.1%～1%）；

(2)测量屈服应力（使用旋转流变仪）；

(3)改进伯努利方程，验证修正项影响。

（二）技术改进措施

1.智能化数据采集：

(1)使用无线传感器网络（LoRa）传输数据；

(2)开发基于LabVIEW的自动控制程序（PID调节流量）；

(3)集成AI算法进行流态自动识别（训练样本≥1000组）。

2.虚拟仿真结合：

(1)使用COMSOLMultiphysics建立二维模型；

(2)对比CFD模拟结果与实验数据（误差≤8%）；

(3)开发交互式教学模块（含流态演示动画）。

（三）环保与可持续发展

1.节水设计：

(1)采用循环供水系统（回收率≥95%）；

(2)设置流量计量前池，避免满管输送；

(3)使用节水型水泵（C类能效标准）。

2.废弃物处理：

(1)化学溶液需中和处理后排放（pH=6-8）；

(2)清洗废水过滤后重复使用（过滤精度50μm）；

(3)废弃油液送交专业回收机构处理。

一、水力学实验概述

水力学实验是研究液体（水）在各种条件下的运动规律、力学性质及其与工程实际应用相关问题的科学实验。通过实验，可以验证水力学理论、优化工程设计参数、评估工程设施性能。本规划旨在系统性地阐述水力学实验的设计流程、所需设备、实验步骤及数据处理方法，确保实验的科学性和有效性。

二、实验设计准备

（一）实验目标与内容

1.明确实验目的：验证流体连续性方程、伯努利方程等基本理论；研究管道流动阻力、层流与湍流特性；分析明渠流态变化。

2.确定实验内容：

-压力管道实验：测量不同管径、粗糙度下的沿程水头损失；

-明渠实验：观测不同坡度、流量下的流态（层流、过渡流、湍流）；

-流体测速实验：采用毕托管或超声波测速仪测量流速分布。

（二）实验设备与仪器

1.基础设备：

-实验水槽（长度≥5m，宽度≥1m，高度≥0.5m）；

-水泵（流量范围：0.01m³/s～0.1m³/s，扬程：0.5m～5m）；

-水箱（容积≥0.5m³，配备进水阀、溢流口）；

-压力传感器（量程：0～1MPa，精度±0.5%FS）；

-流量计（电磁流量计或涡轮流量计，精度±1%FS）。

2.辅助仪器：

-毕托管（测量点间距≤0.05m）；

-霍尔式流速传感器；

-电子天平（称重精度±0.1g）；

-数据采集系统（采样频率≥100Hz）。

（三）实验环境要求

1.温度控制：实验环境温度需维持在15℃～25℃，避免温度波动影响液体物理性质；

2.湿度控制：相对湿度维持在40%～60%，防止设备结露；

3.安全措施：实验区域设置警示标识，高压管道需配备泄压阀，人员需佩戴护目镜。

三、实验步骤设计

（一）压力管道实验

1.实验装置搭建：

(1)连接水泵、水箱、压力管道（管径：DN20～DN50，长度：3m～8m）；

(2)安装测压点（每隔0.2m设置一个压力传感器）；

(3)接通数据采集系统，校准压力传感器与流量计。

2.实验流程：

(1)缓慢开启水泵，调节流量至设定值（如Q=0.02m³/s）；

(2)记录各测压点的压力值（p₁、p₂、…pₙ）；

(3)改变流量（如Q=0.03m³/s、Q=0.04m³/s），重复测量；

(4)计算沿程水头损失（Δh=hf），绘制Q-Δh曲线。

3.数据处理：

(1)利用伯努利方程计算沿程水力坡度；

(2)根据雷诺数（Re=vd/ν）判别流态（层流Re<2000，湍流Re>4000）。

（二）明渠实验

1.实验装置搭建：

(1)安装可调坡度明渠（坡度范围：0.001～0.05）；

(2)设置堰板或闸门控制流量；

(3)布置流态观测区（长度≥1m，设置标记点）。

2.实验流程：

(1)调整坡度为0.01，缓慢增加流量（Q=0.001m³/s～0.05m³/s）；

(2)观察水面线形态，记录流态转变时的流量（临界流量）；

(3)在湍流状态下，使用毕托管测量近壁面流速（间隔0.1m）。

3.数据处理：

(1)根据弗劳德数（Fr=Q/(b×h²)）判别流态；

(2)绘制水面线与流量关系图（h-Q曲线）。

（三）流体测速实验

1.实验装置搭建：

(1)在管道或明渠中布置测速点（圆管采用同心圆法，矩形渠采用等距网格法）；

(2)连接毕托管与压力计（或差压传感器）；

(3)校准差压与流速的转换系数（如v=K√(Δp/ρ)）。

2.实验流程：

(1)保持流量恒定（如Q=0.025m³/s），测量不同测点的流速；

(2)记录各点的差压值（Δp），计算流速；

(3)改变流量，重复测量。

3.数据处理：

(1)绘制速度分布图（v-r曲线或v-h曲线）；

(2)计算断面平均流速（v̄=Σv/A）。

四、实验结果分析

（一）数据整理方法

1.建立电子表格，记录流量（Q）、压力（p）、流速（v）等原始数据；

2.使用Excel或Origin软件进行数据拟合，绘制理论曲线（如hf-Q²曲线）；

3.计算相对误差（|实验值-理论值|/理论值×100%），评估实验精度。

（二）误差分析

1.系统误差来源：

(1)仪器校准不精确（如压力传感器零点漂移）；

(2)管道粗糙度未精确测量。

2.随机误差来源：

(1)流量波动（±5%Q）；

(2)温度变化（±0.5℃）。

3.误差控制措施：

(1)多次重复测量取平均值；

(2)使用高精度仪器（如±0.1%FS的压力传感器）。

（三）实验报告撰写要点

1.实验目的与原理概述；

2.实验数据表格与图表；

3.结果分析与讨论（流态转变条件、水力坡度影响因素等）；

4.误差分析结论与改进建议。

五、安全与维护

（一）操作规范

1.启动水泵前检查管路是否漏水；

2.高压管道实验时，人员需保持距离（≥1m）；

3.实验结束后关闭电源，清理设备。

（二）设备维护

1.定期校准流量计与压力传感器（每年1次）；

2.清洗管道内壁（每季度1次），防止淤积；

3.金属部件涂防锈漆，避免腐蚀。

六、实验数据采集与记录

（一）数据采集要求

1.实验过程中需同步记录所有关键参数，包括但不限于：

(1)流量（Q）：使用流量计实时读数，单位为立方米每秒（m³/s）；

(2)压力（p）：记录各测压点的表压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(3)流速（v）：毕托管测速时需记录差压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(4)温度（T）：测量水体温度，单位为摄氏度（℃）；

(5)时间（t）：记录数据采集的时刻，单位为秒（s）。

2.数据记录需采用分表法，按实验阶段整理，避免混淆。

（二）原始数据表模板

1.压力管道实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|测压点位置(m)|压力p(Pa)|温度T(℃)|备注|

||||-||-|

|1|0.020|0.0|98,000|20.0||

|2|0.020|0.5|95,500|20.1||

|...|...|...|...|...||

2.明渠实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|坡度i|水深h(m)|流态|备注|

|||--|||-|

|1|0.001|0.01|0.05|层流||

|2|0.010|0.01|0.10|过渡流|堰板|

|...|...|...|...|...||

（三）数据采集注意事项

1.毕托管测速时需保持探头垂直于流速方向，避免倾斜角度超过±5°；

2.流量计读数需每分钟记录一次，连续记录3次取平均值；

3.温度测量采用浸入式温度计，测量水体中心位置，停留时间≥30秒；

4.实验过程中如遇异常数据（如压力突然升高），需立即停止实验并检查设备。

七、实验结果分析与讨论

（一）数据处理方法

1.水头损失分析：

(1)根据测压数据计算各段管路的压强水头（p/ρg）；

(2)绘制h-Q曲线，拟合沿程水头损失系数λ（线性回归R²>0.95）；

(3)将实验λ与穆迪图（MoodyChart）对比，分析管道粗糙度影响。

2.流态判别：

(1)计算雷诺数Re=vd/ν（d为管径，ν为运动粘度，取20℃时ν=1.0×10⁻⁶m²/s）；

(2)绘制Re-Fr关系图，验证流态转变区域（层流<2000，湍流>4000）；

(3)对比理论临界流速与实验观测值，分析误差原因。

（二）讨论要点

1.误差来源分析：

(1)仪器系统误差：如压力传感器线性范围限制（±10%FS）；

(2)测量方法误差：毕托管测速时未完全消除动压影响；

(3)环境因素：温度波动导致液体密度变化（Δρ/ρ≈1.2×10⁻³℃）。

2.工程应用关联：

(1)结合管道水力计算公式（如Darcy-Weisbach方程），讨论实验结果对输水管道设计的指导意义；

(2)通过明渠流态分析，解释水利工程中堰闸控制的实际应用原理。

（三）典型问题解决方案

1.数据离散度过大：

(1)检查流量计是否堵塞（如水垢沉积）；

(2)校准压力传感器零点（用标准压力源调校）；

(3)增加测点密度（如原测点间距0.5m改为0.2m）。

2.流态判别困难：

(1)使用高速摄像机拍摄水面波纹形态；

(2)采用激光多普勒测速仪（LDA）获取瞬时流速数据；

(3)增加流量梯度，提高过渡流态的观测清晰度。

八、实验设备维护与安全规范

（一）设备维护清单

1.每周例行检查：

(1)水泵轴承润滑（加注锂基脂2-3滴）；

(2)传感器电缆连接是否松动（目视检查）；

(3)水槽内壁清淤（清除沉淀物）。

2.每月深度维护：

(1)流量计校准（使用标准流量发生器）；

(2)压力传感器零点漂移校正（±0.5%FS范围内调整）；

(3)毕托管探头清洗（超声波清洗机处理10分钟）。

3.季度性维护：

(1)更换水泵密封圈（磨损量>3mm需更换）；

(2)水箱反渗透膜更换（使用前用去离子水冲洗）；

(3)金属管道镀锌层检测（锈蚀面积>5%需重新镀层）。

（二）安全操作细则

1.高压实验防护：

(1)严禁在压力管道上钻孔或焊接（需停泵泄压后操作）；

(2)使用减压阀控制最大工作压力（≤0.6MPa）；

(3)穿戴防护手套（材质为丁腈橡胶）。

2.电气安全措施：

(1)数据采集系统接地电阻≤4Ω；

(2)电缆绝缘层厚度≥1.5mm；

(3)实验结束后断开总电源（先断开关再拔插头）。

3.应急处理预案：

(1)泄压阀失效时，立即关闭总进水阀；

(2)设备短路时，使用漏电保护器（额定电流≤10A）；

(3)水溅入眼睛需立即用生理盐水冲洗15分钟并就医。

九、实验拓展与改进建议

（一）实验内容拓展方向

1.多相流实验：

(1)在管道中注入气泡（气水比1:10），观测两相流流型；

(2)使用高速摄像记录涡旋脱落过程；

(3)分析气蚀对管道内壁的冲刷（使用显微硬度计检测表面形貌）。

2.非牛顿流体实验：

(1)配置高分子聚合物溶液（浓度0.1%～1%）；

(2)测量屈服应力（使用旋转流变仪）；

(3)改进伯努利方程，验证修正项影响。

（二）技术改进措施

1.智能化数据采集：

(1)使用无线传感器网络（LoRa）传输数据；

(2)开发基于LabVIEW的自动控制程序（PID调节流量）；

(3)集成AI算法进行流态自动识别（训练样本≥1000组）。

2.虚拟仿真结合：

(1)使用COMSOLMultiphysics建立二维模型；

(2)对比CFD模拟结果与实验数据（误差≤8%）；

(3)开发交互式教学模块（含流态演示动画）。

（三）环保与可持续发展

1.节水设计：

(1)采用循环供水系统（回收率≥95%）；

(2)设置流量计量前池，避免满管输送；

(3)使用节水型水泵（C类能效标准）。

2.废弃物处理：

(1)化学溶液需中和处理后排放（pH=6-8）；

(2)清洗废水过滤后重复使用（过滤精度50μm）；

(3)废弃油液送交专业回收机构处理。

一、水力学实验概述

水力学实验是研究液体（水）在各种条件下的运动规律、力学性质及其与工程实际应用相关问题的科学实验。通过实验，可以验证水力学理论、优化工程设计参数、评估工程设施性能。本规划旨在系统性地阐述水力学实验的设计流程、所需设备、实验步骤及数据处理方法，确保实验的科学性和有效性。

二、实验设计准备

（一）实验目标与内容

1.明确实验目的：验证流体连续性方程、伯努利方程等基本理论；研究管道流动阻力、层流与湍流特性；分析明渠流态变化。

2.确定实验内容：

-压力管道实验：测量不同管径、粗糙度下的沿程水头损失；

-明渠实验：观测不同坡度、流量下的流态（层流、过渡流、湍流）；

-流体测速实验：采用毕托管或超声波测速仪测量流速分布。

（二）实验设备与仪器

1.基础设备：

-实验水槽（长度≥5m，宽度≥1m，高度≥0.5m）；

-水泵（流量范围：0.01m³/s～0.1m³/s，扬程：0.5m～5m）；

-水箱（容积≥0.5m³，配备进水阀、溢流口）；

-压力传感器（量程：0～1MPa，精度±0.5%FS）；

-流量计（电磁流量计或涡轮流量计，精度±1%FS）。

2.辅助仪器：

-毕托管（测量点间距≤0.05m）；

-霍尔式流速传感器；

-电子天平（称重精度±0.1g）；

-数据采集系统（采样频率≥100Hz）。

（三）实验环境要求

1.温度控制：实验环境温度需维持在15℃～25℃，避免温度波动影响液体物理性质；

2.湿度控制：相对湿度维持在40%～60%，防止设备结露；

3.安全措施：实验区域设置警示标识，高压管道需配备泄压阀，人员需佩戴护目镜。

三、实验步骤设计

（一）压力管道实验

1.实验装置搭建：

(1)连接水泵、水箱、压力管道（管径：DN20～DN50，长度：3m～8m）；

(2)安装测压点（每隔0.2m设置一个压力传感器）；

(3)接通数据采集系统，校准压力传感器与流量计。

2.实验流程：

(1)缓慢开启水泵，调节流量至设定值（如Q=0.02m³/s）；

(2)记录各测压点的压力值（p₁、p₂、…pₙ）；

(3)改变流量（如Q=0.03m³/s、Q=0.04m³/s），重复测量；

(4)计算沿程水头损失（Δh=hf），绘制Q-Δh曲线。

3.数据处理：

(1)利用伯努利方程计算沿程水力坡度；

(2)根据雷诺数（Re=vd/ν）判别流态（层流Re<2000，湍流Re>4000）。

（二）明渠实验

1.实验装置搭建：

(1)安装可调坡度明渠（坡度范围：0.001～0.05）；

(2)设置堰板或闸门控制流量；

(3)布置流态观测区（长度≥1m，设置标记点）。

2.实验流程：

(1)调整坡度为0.01，缓慢增加流量（Q=0.001m³/s～0.05m³/s）；

(2)观察水面线形态，记录流态转变时的流量（临界流量）；

(3)在湍流状态下，使用毕托管测量近壁面流速（间隔0.1m）。

3.数据处理：

(1)根据弗劳德数（Fr=Q/(b×h²)）判别流态；

(2)绘制水面线与流量关系图（h-Q曲线）。

（三）流体测速实验

1.实验装置搭建：

(1)在管道或明渠中布置测速点（圆管采用同心圆法，矩形渠采用等距网格法）；

(2)连接毕托管与压力计（或差压传感器）；

(3)校准差压与流速的转换系数（如v=K√(Δp/ρ)）。

2.实验流程：

(1)保持流量恒定（如Q=0.025m³/s），测量不同测点的流速；

(2)记录各点的差压值（Δp），计算流速；

(3)改变流量，重复测量。

3.数据处理：

(1)绘制速度分布图（v-r曲线或v-h曲线）；

(2)计算断面平均流速（v̄=Σv/A）。

四、实验结果分析

（一）数据整理方法

1.建立电子表格，记录流量（Q）、压力（p）、流速（v）等原始数据；

2.使用Excel或Origin软件进行数据拟合，绘制理论曲线（如hf-Q²曲线）；

3.计算相对误差（|实验值-理论值|/理论值×100%），评估实验精度。

（二）误差分析

1.系统误差来源：

(1)仪器校准不精确（如压力传感器零点漂移）；

(2)管道粗糙度未精确测量。

2.随机误差来源：

(1)流量波动（±5%Q）；

(2)温度变化（±0.5℃）。

3.误差控制措施：

(1)多次重复测量取平均值；

(2)使用高精度仪器（如±0.1%FS的压力传感器）。

（三）实验报告撰写要点

1.实验目的与原理概述；

2.实验数据表格与图表；

3.结果分析与讨论（流态转变条件、水力坡度影响因素等）；

4.误差分析结论与改进建议。

五、安全与维护

（一）操作规范

1.启动水泵前检查管路是否漏水；

2.高压管道实验时，人员需保持距离（≥1m）；

3.实验结束后关闭电源，清理设备。

（二）设备维护

1.定期校准流量计与压力传感器（每年1次）；

2.清洗管道内壁（每季度1次），防止淤积；

3.金属部件涂防锈漆，避免腐蚀。

六、实验数据采集与记录

（一）数据采集要求

1.实验过程中需同步记录所有关键参数，包括但不限于：

(1)流量（Q）：使用流量计实时读数，单位为立方米每秒（m³/s）；

(2)压力（p）：记录各测压点的表压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(3)流速（v）：毕托管测速时需记录差压值，单位为帕斯卡（Pa）；

(4)温度（T）：测量水体温度，单位为摄氏度（℃）；

(5)时间（t）：记录数据采集的时刻，单位为秒（s）。

2.数据记录需采用分表法，按实验阶段整理，避免混淆。

（二）原始数据表模板

1.压力管道实验数据表：

|序号|流量Q(m³/s)|测压点位置(m)|压力p(Pa)|温度T(℃)|备注