雷诺实验

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1、第一部分基础性实验雷诺实验实验报告姓名：史亮班级：9131011403学号：913101140327-5-第一部分基础性实验第4章雷诺实验4.1实验目的1)观察层流、紊流的流态及流体由层流变紊流、紊流变层流时的水利特征。2)测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则。3)学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，了解其实用意义。4.2实验装置雷诺实验装置见图4.1。图4.1雷诺实验装置图说明：本实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道、有色水及水管、实验台、流量调节阀等组成，有色水经有色水管注入实验管道中心，随管道中流

2、动的水一起流动，观察有色水线形态判别流态。专用有色水可自行消色。4.3实验原理流体流动存在层流和紊流两种不同的流态，二者的阻力性质不相同。当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以流速流动，观察有色水形态，如果有色水形态是稳定直线，则圆管内流态是层流，如果有色水完全散开，则圆管内流态是紊流。而定量判别流体的流态可依据雷诺数的大小来判定。经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工程实际中可依据雷诺数是否小于2000来判定流动是否处于层流状态。圆管流动雷诺数：（4.1）式中：──流体密度，kg/cm3；──流

3、体在管道中的平均流速，cm/s；──管道内径，cm；──动力粘度，Pa•s；-5-第一部分基础性实验──运动粘度，，cm2/s；──流量，cm3/s；──常数，，s/cm3。4.4实验方法与步骤1)记录及计算有关常数。管径=1.37cm,水温=14.8℃水的运动粘度==0.01147cm2/s常数=81.03s/cm32)观察两种流态。滚动有色水塑料管上止水夹滚轮，使有色水流出，同时，打开水箱开关，使水箱充满水至溢流，待实验管道充满水后，反复开启流量调节阀，使管道内气泡排净后开始观察两种流态。关小流量调节阀

4、，直到有色水成一直线（接近直线时应微调后等待几分钟），此时，管内水流的流态是层流，之后逐渐开大调节阀，通过有色水线形态的变化观察层流转变到紊流的水力特征，当有色水完全散开时，管内水流的流态是紊流。再逐渐关小流量调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。3)测定下临界雷诺数。I、将调节阀打开，使管中水流呈紊流（有色水完全散开），之后关小调节阀，使流量减小。当有色水线摆动或略弯曲时应微调流量调节阀，且微调后应等待稳定几分钟，观察有色线是否为直线，当流量调节到使有色水在全管中刚好呈现出一条稳定的直线时，即为下临界状

5、态；停止调节流量，用体积法或重量法测定此时的流量，测记水温，并计算下临界雷诺数。将数据填入表4.1中。II、测完一组数据后重复上述步骤测定另外2组数据。测定下一组数据前一定要确保开始状态为紊流流态，且调节流量时只能逐步关小而不能回调。测定临界雷诺数必须在刚好呈现出一条稳定直线时测定。为了观察到临界状态，调节流量时幅度要小，每调节阀门一次，均须等待稳定时间几分钟。4)测定上临界雷诺数。当流态是层流时，逐渐开启阀门，使管中水流由层流过度到紊流，当有色水线刚好完全散开时即为上临界状态。停止调节流量，用体积法或重量

6、法测定此时的流量，测记水温，并计算上临界雷诺数。测定上临界雷诺数1-2次。★操作要领与注意事项：①、测定下临界雷诺数时，务必先增大流量，确保流态处于紊流状态。之后逐渐减小阀门开度，当有色线摆动时，应停止调节阀门开度，等待1分钟后，观察有色线形态，之后继续微调再等待1分钟，直到有色线刚好为直线时，才是紊流变到层流的下临界状态。注意等待时间要足够，微调幅度要小，否则，测不到临界值。②、只能单一方向调节阀门，不能回调，错过临界点必须重做。③、实验时，不要触碰实验台，以免流动受到外界扰动影响。4.5实验成果与分析记

7、录及计算数据至下表中：表4.1雷诺数测定数据表实验次数有色水线形态体积法测流量雷诺数Re阀门开度备注水体积（cm3）时间T（s）流量Q（cm3/s）1稳定直线90045.2619.8916121547.5测下临界值时减小测定下临界雷诺数293050.8318.3014833-5-第一部分基础性实验4完全散开9007.81115.249338测上临界值时增大测定上临界雷诺数5直线摆动67894.6实验分析与讨论1)流态判据为何不采用临界流速而选用无量纲参数雷诺数？答：流速只能代表惯性力。雷诺数是惯性力与粘性力

8、之比。判断一个流态是层流还是湍流要看它的雷诺数是否超过临界雷诺数。只看速度是不够的，比如两个相同速度的流动，一个在光滑的管内进行，一个在粗糙的管内进行，则光滑管中的可能保持为层流，而粗糙管中的可能已是湍流。可见速度并不能说明问题的实质。雷诺实验完成了值的测定，以及是否为常数的验证。结果得到K=2320。于是，无量纲数便成了适合于任何管径，任何牛顿流体的流态转变的判据。因此，选用无量纲参数雷诺数而不采用临界流速。2