实验九雷诺数的测定与流型观察

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1、实验九雷诺数的测定与流型观察一、实验目的1.观察流体在管内流动的两种不同型态。2.确定临界雷诺数Re。二、基本原理1.流体在管内流动时，一般情况下，不是处于滞流（层流）就是处于湍流（紊流）状态。滞流吋，流体质点运动互相平行，不同流体层间的质点彼此不发生穿插混合。湍流时，流体质点向各个方向作不规则运动，但流体主体仍向某一规定方向流动。判定流型的准数称为雷诺准数，以Re表示。圆直管中，Re<2000吋属于层流；Re〉4000吋则属于湍流。Re在2000至4000之间时，流动处于一种过渡状态，可能为层流，也可能为湍流，或是二者交替出现，为外界条件所左右。一般情况下把滞流变为湍流的临

2、界情况的Re称为上临界Re数。而把由揣流变为滞流的临界情况的Re称为下临界Re数。二者一般是不相等的。Re以下式表示：dup式中：d——管子内径，m;u流速，m/s；P流体密度，kg/m3；（I流体黏度，Pa•s。因为流体的粘度和密度与流体的温度右关，所以在测定Re数的过程中，还必须知道流体的温度，流体在管道内流动，若匕知d、p、（1,则测定出由滞流变为湍流时的临界速度即可计算出临界雷诺数Re的值。实验观察过程中，影响流动状态的因素很多，入口条件、有无振动现象、流量计调节速度快慢等都会对流体流动造成影响。2.流体进入圆管，以均匀一致的速度u流动，由于流体粘性的影响，相邻的流体

3、层间产生摩擦力，使流体流动速度发生变化，在垂直流体流动方向产生速度梯度du/dy，从而形成速度分布。层流时速度分布力抛物线，揣流时则为指数曲线（顶部较平坦）。实验时，通过红墨水示踪，即可观察到不同的流动型态。三、实验装置出水】一水箱；2—玻瑀试验管；3—颜色水瓶；4一流量计；5—进水褙；6—进水阀；?一出口岡；8—#水岡；9一颜色水複寒；］0—滋流口；］］一细钢针头；］2—撕水旋寡9雷诺实验装置图如图所示，，实验时水由水箱1进入实验玻璃试验管2,水量由进水阀6控制，水箱内设有进水稳流装置5及溢流口，以维持液面平稳恒定，多余的水由溢流门管10排出，以保证进水阀6开度不变时通过实

4、验试验管的水流量不变，即稳定流动。玻璃试验管内径：直径为25mm;全长为12⑻mm。实验操作1.熟悉实验装置及流程；2.开阀9放一团墨水（2cm-3cm）,再关9阀，略微开启4阀，使管中的水在很低的速度下流动，观察墨水顶端形状；3.开阀6向高位槽供水，并调节6阀保持右少量水溢流；4.微开启阀9,调节阀4的开度，观察墨水线在管中出现的不同现象;1.记录层流，过渡流，揣流时转子流量计的读数；2.流量由小到大，观察墨水线由直线转变为波动时转子流量计读数，再使流量由大到小，观察墨水线条由波动转为直线时转子流量计读数，如此重复测定，即可测出本实验装置层流临界值；3.关阀9，再关阀4，后

5、关阀6。雷诺试验现象：用红墨水观察管屮水的流动状态一层流(a)过渡流Cc>五、注意事项1.溢流量不要太大，液面波动严重时会影响测试结果;2.9阀墨水量不应过大，否则即浪费又影响测试结果;1.读取流量计读数应待4阀调节完稍候再读;2.轻开轻关各阀门六、实验记录数据水温t=°C序号流量V(n?/h)试验管内流速u(m/s)雷诺数Re现象观察记录1一条直线2直线微动3细线扰动成波状前进4细线螺旋前进5出现断裂、漩涡、混合6断裂、混合、逐渐消失7混合