流体力学雷诺数实验

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1、量测实验八雷诺实验（一）目的要求1、测定沿程水头损失与断面平均流速的关系，并确定临界雷诺数。2、加深对不同流态的阻力损失规律的认识。（二）仪器设备设备如图II-8-1所示。另备打气筒一个、量筒一个、秒表一只、温度计一只。图II-8-1雷诺实验仪（局部）（三）实验原理1、列量测段1—1与2—2断面的能量方程:p

2、Y2g7<+,Jw(l—2)rh于是等直径管道恒定均匀流，所以％=匕，0严。2，hg=即沿程水头损失等于量测段的测压管水头差:hf=(Z]+—)-(z2+^~)将断面1一1与断面2-2的测圧管接至斜比圧计上，其倾斜角为Q,令斜比压计测压管液面高程的读数为y

3、及^2,则hf=(V,-V2)sinnfhf由于量测段长度为乙则水力坡度丿=丄。L2、用体积法测定流量W利用量筒与秒表，得到量筒盛水的时间T及T时段内盛水的体积W。则流量＜2=—,相应的断面平均流速V=^,其屮A为管道过水断面而积。A3、量测水温，查相关曲线得运动粘性系数u或用下式计算:(cni2/s)0.017751+0.0337F+0.000221"式中/为水温；单位：°C4、根据已知的管径d和实测得到的断面平均流速V以及水的运动粘滞性系数"则nJ得到相应于不同流速时的雷诺数:V（四）方法步骤1、启动水泵，向高位水箱充水，并使高位水箱稍有溢水。再全开管道上的尾

4、阀，以冲洗管道。2、关闭尾阀，松开比压计上端三通管止水夹进行排气。待管道和测压管内的气体排净后，用打气筒经三通管端头向比圧计注入圧缩空气，使两测管水面降至测圧管中部便于测读处,再将止水夹夹紧三通管顶端，以防止压缩气体外泄。拔去打气筒，检查两测管屮水面是否齐平；若不平，则应进行调整或重新排气。3、从紊流做到层流。将尾阀打到一定的开度（斜比压计上测压管液而的读数差约为10厘米左右），开始实验，待水流稳定后，测读V"JW、卩便完成了第一个测次。并立即计算出Q、V和然后逐次关小尾阀，重复上述操作与测读，一直做到管道出流几乎成滴淋状，此时斜比压计上测压管液面的读数差约为1毫

5、米左右，则为完成了从紊流到层流的全部实验过程。4、再从层流做到紊流，逐次开大尾阀，按上述操作逐次测读。（若时间有限，可不做此步骤）。5、实验过程屮，每半小时量测一次水温，用水温平均值计算运动粘性系数6、对实测数据进行分析计算。在坐标纸上以lo酎为纵座标，log#为横坐标（注意最好纵横座标为1:1）,点绘logJ-logV相关实验数据及曲练标出层流区和紊流区数据点的线性趋势线及趋势线方程；从该曲线上确定出下临界流速点，并计算出下临界流速值以和临界雷诺数Rj的值。（五）注意事项管流流态实验（亦称雷诺实验）的技术性比较强，必须精心操作，才能取得反映真实情况的成果。1、试

6、验过程屮尾阀只能朝一个方向关小或开大，不能弄错关与开的顺序。尾阀顺时针旋转为关小，逆时针旋转为开大。2、应尽可能减少外界对水流的干扰，在实验过程屮，要保持环境安静，不要碰撞管道以及与管道有联系的器件及桌子，要仔细轻巧地操作，尾阀开度的改变对水流也是一个干扰，因而操作阀门要轻微缓慢。3、尾阀开度的变化不宜过大。当流速较大时，斜比压计上的读数差改变大约在2cm左右为宜。当接近临界区Rcf（2300〜2000）,即斜比压计上读数差约为1.5cm左右以后，每次调节反映在斜比压计上的读数差改变应控制在1-2mm以内。一个单程的量测（从紊流到层流；或从层流到紊流），应做15~

7、2（）个以上的测次，预计全部实测的雷诺数约在500〜&）0（）之间,但在雷诺数小于2500以下时约需10个测次才能保证实验成果比较完满。此时调节尾阀应特别细心。4、每调节一次尾阀，必须等待3分钟，使水流稳定后，方可进行测量。5、用体积法测流量时，量水时间越长，则流量越精确，尤其在小流量时，应该注意尽量有较长的盛水时间。6、暈测水温时，要把温度计放在水屮来读数，不可将它拿出水面Z外读数。（六）量测与计算1、实验数据管径d=cm；量测段长度L-cm；水温/=°C；2、数据记录与计算表（见表8・1）。3、成果整理管道过水面积A二cm2；比压计倾斜率sina=;运动粘性系

8、数=cm2/so分别以log丿和logV为纵横坐标（比例用1:1）,把实验数据点点绘在坐标纸上。并定出紊流向层流转化的临界点，由临界点所对应的logU的值，查反对数得Jl!V=VA.,故可得到临界雷诺数为：rZV有条件时，可利用Excel表格处理软件进行数据处理。（七）回答问题1、实验成果的评价；2、为什么上、下临界雷诺数数值会不一样?3、若将管道倾斜放置，对临界雷诺数是否有影响？为什么？表弘1雷诺实验数据记录与计算表（单位以s、snv计）测次比压计读数水头损失hf（cm）水力坡度J体积W(cm3)时间T(s)测量Q(cm3/s)流速V(cnVs)RelogVlo

9、gJV,c