雷诺实验(参考内容)

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实验一 雷诺实验

实验一 雷诺实验

实验一 流体流动型态及临界雷诺准数的测定【实验目的】1.观察流体在管内流动的两种不同流型。

2.测定临界雷诺准数。

【实验原理】经许多研究者实验证明,流体流动存在两种截然不同的型态:即层流(滞流)和湍流(紊流)。

流体作层流流动时,其流体质点作直线运动,且互相平行;湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则的运动,但流体的主体向某一方向流动。

主要决定因素为流体的密度和粘度、流体流动的速度,以及设备的几何尺寸(在圆形导管中为导管直径)。

将这些因素整理归纳为一个无因次数群,称该无因次数群为雷诺准数(或雷诺数),即μρdu =Re (1-1)式中,Re ——雷诺准数,无因次; d ——管子内径,m ;u ——流体流速,m /s ;ρ——流体密度,kg /m 3; μ——流体粘度,Pa ·s 。

大量实验测得:当雷诺准数小于某一下临界值时,流体流动型态恒为层流,当雷诺数大于某一上临界值时,流体流型恒为湍流,在上临界值与下临界值之间,则为不稳定的过渡区域。

对于圆形导管,下临界雷诺数为2000,上临界雷诺数为10000,一般情况下,上临界雷诺数为4000时,即可形成湍流。

应当指出,层流与湍流之间并非是突然的转变,而是两者之间相隔一个不稳定过渡区域,因此,临界雷诺数测定值和流型的转变,在一定程度上受一些不稳定的其它因素的影响。

【实验装置与流程】实验装置如图1所示。

主要由玻璃试验导管、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽以及流量计等部分组成。

实验前,先将水充满低位贮水槽,再启动循环水泵,然后开启泵的出口阀及流量计后的调节阀。

水由稳压溢流水槽流经试验导管、缓冲槽和流量计,最后流回低位贮水槽。

水流量的大小,可由流量计后调节阀调节。

泵的出口管路上由旁路控制溢流水槽的溢流量。

示踪剂采用红色墨水,它由红墨水贮瓶.经连接软管和玻璃注射管的细孔喷嘴,注入试验导管。

细孔玻璃注射管(或注射针头)位于试验导管人口的轴线部位。

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告引言:流体力学是研究流体运动、介质变形和相互作用的物理学科。

在研究流体运动时,常常需要了解流体在管道或渠道中的速度分布规律。

雷诺在19世纪末提出了一种基于机械模型的流体力学实验,即雷诺实验。

本文将对雷诺实验的原理、实验步骤和结果进行探讨。

一、实验原理:1.雷诺数:在研究流体力学时,我们一般会关注流体的黏性和惯性,也就是黏性力和惯性力之比的大小。

黏性力是由于流体内部分子之间的摩擦而产生的,惯性力则是由于流体运动的惯性而产生的。

雷诺数就是黏性力和惯性力之比,它反映了流体运动的不稳定性和混沌性。

2.雷诺实验:雷诺实验是一种基于机械模型的流体力学实验,通过改变水槽的尺寸、流量和流体黏度等参数,来产生不同的雷诺数。

实验中,利用模型船在水槽里运动,通过观察模型船周围的水流运动规律,来研究流体的流动特性。

二、实验步骤:1.实验装置:雷诺实验中主要使用的装置是一个长方形水槽,在水槽内部还安装有波纹板和流涡板,用以形成水流的不稳定性。

同时装置中还需要使用一个可以调节流量的水泵,将水流进行控制。

2.实验流程:(1)首先上电启动水泵,调节水流量(2)将模型船置于水槽内部,并调整位置,使得模型船与波纹板、流涡板之间的距离保持恒定(3)开启灯光,用高速摄像机对水槽内部的水流进行拍摄(4)通过观察拍摄到的影像画面,来分析水流的流动规律以及模型船周围的流斑等现象(5)根据拍摄到的影像数据,计算得出流动速度、雷诺数等参数三、实验结果:实验的主要目的是观察流体在不同雷诺数下的运动规律和特性。

通过实验得出的结果如下:1.当雷诺数比较小的时候,水流运动非常规律,没有出现明显的湍流。

2.随着雷诺数逐渐增加,湍流现象开始出现。

3.当雷诺数较大时,湍流现象非常明显,水流变得非常混乱。

以上结果和流体力学的理论结果非常符合,证实了雷诺实验的有效性。

结论:雷诺实验是一种非常有价值的实验方法,能够帮助我们更好地了解流体力学中的一些基本概念和理论。

雷诺实验

雷诺实验

实验六 雷诺实验一、实验目的:1. 观察水流的流态,即层流和紊流现象。

2. 测定临界雷诺数。

二、实验设备:实验装置如图所示,由实验桌、供水系统、实验管道、流量量测系统、流线指示装置和回水系统组成。

错误!未指定主题。

三、实验原理:实际液体有两种不同的运动型态,即层流和紊流。

当流速较小时,各流层的液体质点是有条不紊运动,互不混杂,这种型态的流动叫做层流。

当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,互相混掺,这种型态的流动叫做紊流。

水流的型态由其流动时的雷诺数决定, 雷诺数R e =υvd式中,v —管中平均流速,d —管径,υ—运动粘滞系数。

υ=200022.00337.0101775.0TT ++ (T 水温) 据前人实验资料得知,下临界雷诺数比较稳定,R e =2000。

而上临界雷诺数变化很大,约在5000~20000之间。

因此一般认为: R e <2000为层流 R e >2000为紊流 四、实验步骤:1. 熟悉实验指示书。

2. 接通电源,开启水泵给水箱供水。

3. 到水箱里的水开始溢流后,轻轻打开尾阀,使管道通过小流量,再打开指示剂开关,使颜色水流入管道。

4. 反复缓慢增大(或减小)流量,仔细观察层流和紊流现象。

5. 从大到小(或从小到大)缓慢调整流量,在临界流速时(即流态开始转换时),测定其雷诺数。

6. 实验完毕后,先关闭指示剂开关,然后关闭水泵,拔掉电源。

实验记录表:(仅供参考) 管径d= cm 水温T= ℃ 测量水箱水平面积A= cm 2五、注意事项:1.调整流量时,一定要慢,且要单方向调整(即从大到小或从小到大),不能忽大忽小。

2.指示剂开关的开度要适当,不要过大或过小。

3.判断临界流速时,一定要准确。

4.不要震动水箱、水管,以免干扰水流。

5.实验时一定要注意用电安全。

六、思考题1.为什么调整流量时,一定要慢,且要单方向调整。

2.要提高实验精度,应该注意哪些问题?。

雷诺实验

雷诺实验

雷诺实验一、实验目的1.观察层流和紊流的流动特征及其转变情况,加深对层流、紊流形态的感性认识。

2.测定层流与紊流的雷诺数。

二、实验原理在圆管流动中采用雷诺数来判别流态:νvd=Re 式中:v 一圆管水流的断面平均流速;d 一圆管直径;υ一水流的运动粘滞系数。

当Re<Rec(下临界雷诺数)时为层流状态,Rec<2320。

当Re<Rec`(上临界雷诺数)时为紊流状态,Rec`在4000—12000之间。

三、实验装置图实验装置图如下图3.3.1图3.3.1 雷诺实验装置图1.自循环供水器 2.实验台 3.可控硅无级调速器 4.恒压水箱5.有色水水管 6.稳水孔板 7.溢流板 8.实验管道9.实验流量调节阀 10.压强水位计供水流量由9调控,使恒压水箱4始终保持微溢流的状态,以提高进口前水体稳定程度。

本恒压水箱还设有多道稳水隔板,可使稳水时间缩短到3~5分钟。

四、实验步骤1.观察流动形态将进水管打开使水箱冲水,并保持溢流状态;然后用尾部阀门调节流量,将阀门微微打开,2.测定hf~v 的关系及临界雷诺数 (1)熟悉仪器,测记有关常数。

(2)检查尾阀全关时,压差计液面是否齐平,若不平,则需排气调平。

(3)将尾部阀门开至最大,然后逐步关小阀门,使管内流量逐步减少;每改变一次流量,均待水流平稳后,测定每次的流量、水温和试验段的水头损失(即压差)。

流量Q 用体积法测量。

用量筒量测水的体积V ,用秒表计时间T 。

流量Q=T V 。

相应的断面平均流速v=AQ 。

(4)流量用尾阀调节,共做10次。

当Re<2500时,为精确起见,每次压差减小值只能为3~5mm 。

(5)用温度计量测当日的水温,由此可查得运动粘滞系数υ,从而计算雷诺数νvd=Re 。

(6)相反,将调节阀由小逐步开大,管内流速慢慢加大,重复上述步骤。

五、注意事项1、在整个试验过程中,要特别注意保持水箱内的水头稳定。

每变动一次阀门开度,均待水头稳定后再量测流量和水头损失。

雷诺实验报告范文

雷诺实验报告范文

一、实验目的1. 了解雷诺实验的基本原理和实验方法。

2. 观察并分析流体在管道中流动的层流和湍流现象。

3. 掌握雷诺数的概念及其在流体力学中的应用。

4. 通过实验,加深对流体动力学和热力学基本理论的理解。

二、实验原理雷诺实验是研究流体流动的经典实验之一,由法国工程师雷诺在1883年发明。

该实验主要研究流体在管道流动的层流和湍流现象,通过改变管道中的流速和直径,观察流体流动状态的变化,从而研究雷诺数对流体流动状态的影响。

实验原理如下:1. 流体在管道中流动时,存在两种基本流动状态:层流和湍流。

2. 当流体的惯性力与粘性力之比(雷诺数)较小时,流体呈层流状态;当雷诺数较大时,流体呈湍流状态。

3. 雷诺数(Re)的计算公式为:Re = ρvd/μ,其中ρ为流体密度,v为流速,d为管道直径,μ为流体动力粘度。

三、实验设备与材料1. 实验装置:自循环雷诺实验装置,包括供水器、实验台、可控硅无级调速器、恒压水箱、有色水水管、稳水隔板、溢流板、实验管道、实验流量调节阀等。

2. 实验材料:有色水、水、恒压水箱、稳水隔板、溢流板等。

四、实验步骤1. 将实验装置组装好,连接好各个部件。

2. 将有色水注入实验管道,调整实验流量调节阀,使恒压水箱保持微溢流状态。

3. 开启供水器,调节可控硅无级调速器,使流速逐渐增大。

4. 观察有色水在管道中的流动状态,记录不同流速下的雷诺数和流体流动状态。

5. 改变实验管道的直径,重复上述步骤,观察并记录不同直径下的流体流动状态。

6. 分析实验数据,绘制雷诺数与流体流动状态的关系曲线。

五、实验结果与分析1. 观察到,在较低的流速下,有色水在管道中呈层流状态,水流平稳,颜色水均匀分布。

2. 随着流速的增大,有色水在管道中开始出现涡流,颜色水分布不均,流动状态由层流转变为湍流。

3. 通过实验数据计算,得到不同流速和管道直径下的雷诺数。

4. 绘制雷诺数与流体流动状态的关系曲线,发现雷诺数与流体流动状态之间存在明显的对应关系。

(完整版)雷诺实验

(完整版)雷诺实验

雷诺实验雷诺实验一、实验背景1883 年,雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态:流速较小时,水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动,流层间没有质点掺混,这种流态称为层流;当流速增大时,流体质点做杂乱无章的无序的运动,流层间质点掺混,这种流态称为湍流。

雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速 V ,而V 又0 0与流体的粘性,圆管的直径d 有关。

若要判别流态,就要确定各种情况下的V 值。

0雷诺运用量纲分析的原理,对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实,以此作为层流与紊流的判别依据,使复验研究,得出了无量纲数——雷诺数 Re杂问题得以简化。

经反复测试,雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为 2320,工程上,一般取之<2320 时,管中流态为层流,反之,则为湍流。

为 2000 。

当Re雷诺简介奥斯本雷诺 (Osborne Reynolds) ,英国力学家、物理学家和工程师。

1842 年 8 月 23 日生于北爱尔兰的贝尔法斯特, 1912年 2 月 21 日卒于萨默塞特的沃切特。

1867 年毕业于剑桥大学王后学院。

1868 年出任曼彻斯特欧文学院(以后改名为维多利亚大学)的首席工程学教授, 1877 年当选为皇家学会会员, 1888年获皇家勋章, 1905 年因健康原因退休。

他是一位杰出的实验科学家,由于欧文学院最初没有实验室,因此他的许多早期试验都是在家里进行的。

他于 1883 年发表了一篇经典性论文── 《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。

这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态,并提出以无量纲数 Re (后称为雷诺数)作为判别两种流态的标准。

他还于 1886 年提出轴承的润滑理论, 1895 年在湍流中引入有关应力的概念。

雷诺兴趣广泛,一生著述很多,其中近 70 篇论文都有很深远的影响。

这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告一、实验目的雷诺实验是研究流体流动状态的重要实验。

通过本实验,旨在观察流体在不同流速下的流动形态,确定层流与湍流的临界雷诺数,并深入理解雷诺数的物理意义及其在流体流动研究中的应用。

二、实验原理雷诺数(Reynolds Number)是用来表征流体流动状态的无量纲数,其定义为:\Re =\frac{vd\rho}{\mu}\其中,\(v\)为流体的平均流速,\(d\)为管道直径,\(\rho\)为流体密度,\(\mu\)为流体的动力粘度。

当雷诺数小于某一临界值时,流体的流动为层流;当雷诺数大于该临界值时,流动转变为湍流。

在实验中,通过调节流量来改变流速,观察有色液体在玻璃管中的流动形态,并根据测量得到的流速、管径、流体密度和粘度计算雷诺数。

三、实验装置1、雷诺实验装置主要由水箱、水泵、试验管段、调节阀、流量计、有色液体注入装置等组成。

2、试验管段为透明玻璃管,便于观察流体的流动形态。

3、流量计用于测量流体的流量。

4、有色液体注入装置用于在流体中注入有色液体,以便清晰地观察流动形态的变化。

四、实验步骤1、熟悉实验装置,了解各部分的作用和操作方法。

2、打开水泵,使水箱中的水在试验管段中循环流动。

3、缓慢调节调节阀,从小到大逐渐改变流量。

4、在每个流量下,观察有色液体在试验管段中的流动形态,并记录下来。

5、同时,测量相应的流量、水温等数据。

6、根据测量数据计算雷诺数。

五、实验现象与分析1、当流速较小时,有色液体呈现清晰的直线状,流体的流动为层流。

此时,流体的质点沿着管轴方向作有规则的平行运动,各质点之间互不干扰。

2、随着流速的逐渐增大,有色液体开始出现波动和弯曲,但整体仍保持较为清晰的线条。

3、当流速进一步增大到某一值时,有色液体突然与周围的水完全混合,流动形态变得紊乱,此时流体的流动为湍流。

六、数据处理与结果通过测量不同流量下的流速、管径、水温等数据,并查阅相关资料获取水的密度和粘度,计算得到相应的雷诺数。

雷诺实验_实验报告

雷诺实验_实验报告

一、实验目的1. 观察流体在管道中流动时的层流和湍流现象,区分两种不同流态的特征,了解两种流态产生的条件。

2. 测定临界雷诺数,掌握圆管流态判别准则。

3. 学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义。

二、实验原理流体在管道中流动时,存在两种不同的流动状态:层流和湍流。

层流是指流体流动时,各层流体互不干扰,呈平行流动状态;湍流是指流体流动时,各层流体互相干扰,呈无规则流动状态。

雷诺数(Re)是判断流体流动状态的重要无量纲参数,其表达式为:Re = ρvd/μ其中,ρ为流体密度,v为流体平均流速,d为管道直径,μ为流体动力粘度。

当雷诺数较小时,流体呈层流状态;当雷诺数较大时,流体呈湍流状态。

临界雷诺数(Re_c)是层流和湍流状态的分界点,对于圆形管道,其表达式为:Re_c = 2000三、实验设备与材料1. 实验台2. 圆形管道3. 可调流速装置4. 水泵5. 水箱6. 液体颜色指示剂7. 计时器8. 测量尺四、实验步骤1. 准备实验设备,将圆形管道固定在实验台上。

2. 在水箱中注入适量的水,打开水泵,调节流速装置,使水流速度逐渐增大。

3. 在管道进口处加入液体颜色指示剂,观察颜色指示剂在管道中的流动状态。

4. 记录不同流速下颜色指示剂的流动状态,并测量管道直径、流体密度和动力粘度。

5. 计算不同流速下的雷诺数,观察雷诺数与流态的关系。

6. 重复步骤3-5,验证临界雷诺数。

五、实验结果与分析1. 实验过程中,观察到以下现象:(1)当流速较小时,颜色指示剂在管道中呈平行流动状态,流体呈层流状态。

(2)当流速逐渐增大时,颜色指示剂在管道中开始出现波纹,随后波纹逐渐增多,振幅增大,流体呈湍流状态。

(3)当流速达到临界雷诺数时,颜色指示剂在管道中呈无规则流动状态,流体呈湍流状态。

2. 计算不同流速下的雷诺数,发现随着流速增大,雷诺数逐渐增大。

当雷诺数达到临界雷诺数时,流体从层流状态转变为湍流状态。

实验一 雷诺实验

实验一 雷诺实验

实验一:雷诺实验实验一 雷诺实验一、实验目的1、观察流体在管内流动时的两种不同型态。

2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态。

3、测定流动形态与雷诺数Re 之间的关系及临界雷诺数值。

二、实验内容1、根据测定参数计算Re 并判断流体流动的流型;2、确定临界雷诺值三、实验原理 1、概述在实际化工生产中,许多过程都涉及到流体流动的内部细节,尤其是流体的流动现象。

故而了解流体的流动形态极其重要。

本实验装置便于观察,结构简单能使学生对流体流动的两种形态有更好的认识。

2、实验原理流体流动过程中有两种不同的流动型态:层流和湍流。

流体在管内作层流流动时,其质点作直线运动,且质点之间互相平行互不混杂互不碰撞。

湍流时质点紊乱地向各个方向作不规则运动,但流体的主体仍向某一方向流动。

影响流体流动型态的因素,除代表惯性力的流速和密度及代表粘性力的粘度外,还与管型、管径等有关。

经实验归纳得知可由雷诺准数Re 来判别:μρdu =Re式中:d — 管子内径(m )u — 流速(m / s ) ρ—流体密度(㎏/m 3) μ—流动粘度(PaS )雷诺准数是判断流体流动类型的准数,一般认为,Re≤2000为层流;Re≥4000为湍流;2000<Re <4000为不稳定的过渡区。

对于一定温度的液体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流速有关。

本实验是以水为介质,改变水在圆管内的流速,观察在不同雷诺准数下流体流动类型的变化。

化工原理实验讲义3、实验装置流程图1 试剂盒2 试剂调节阀3 高位水槽4 雷诺管5 水量调节阀6 计量水箱7 进水阀8、9 排水阀图1-1 雷诺实验流程图四、操作步骤1、依次检查实验装置的各个部件,了解其名称与作用,并检查是否正常。

2、关闭各排水阀门和流量调节阀门,开泵向实验水箱供水。

3、待有实验水箱溢流口有水溢流出来之后稍开流量调节阀门,调节指示液试剂调节阀门至适度(以指示液呈不间断细流排出为宜)。

4、调节水量由较小值缓慢增大,同时观察指示液流动形状,并记下指示液呈一条稳定直线、指示液开始波动、指示液与流体(水)全部混合时通过秒表和量筒来确定的流量,计算Re,将测得的Re临界值与理论值比较。

第二章化工原理实验 雷诺实验

第二章化工原理实验 雷诺实验

第二章化工原理实验实验一、雷诺实验一、实验目的:1.建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识;2.观察雷诺准数与流体流动类型的相互关系;3.观察滞流时流体在圆管内的速度分布曲线;二、实验原理:1.滞流时,流体质点做直线运动,即流体分层流动,与周围的流体无宏观的混合,湍流时,流体质点呈紊乱地向各方向作随机的脉动,流体总体上仍沿管道方向流动。

2.雷诺准数是判断实际流动类型的准数。

若流体在圆管内流动,则雷诺准数可用下式表示:(2-1)一般认为,当Re≤2000时,流体流动类型属于滞流;当Re≥4000时,流动类型属于湍流;而Re值在2000~4000范围内是不稳定的过渡状态,可能是层流也可能是湍流,取决于外界干扰条件。

如管道直径或方向的改变、管壁粗糙,或有外来振动等都易导致湍流。

3.对于一定温度的流体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流速有关。

本实验是改变水在管内的速度,观察在不同雷诺准数下流体流型的变化。

理论分析和实验证明,滞流时的速度沿管径按抛物线的规律分布。

中心的流速最大,愈近管壁流速愈慢。

湍流时由于流体质点强烈分离与混合,所以速度分布曲线不再是严格的抛物线,湍流程度愈剧烈,速度分布曲线顶部的区域愈广阔而平坦,但即使湍流时,靠近管壁区域的流体仍作滞流流动,这一层称为滞流内层或滞流底层,。

它虽然极薄,但在流体中进行热量和质量的传递时,产生的阻力比流体的湍流主体部分要大得多。

三、实验装置及流程:1.实验装置示意图及流程图2-1 雷诺实验——装置示意图及流程1.溢流管;2.小瓶;3.上水管;4.细管;5.水箱;6.水平玻璃管;7.出口阀门实验装置如图2-1所示,图中水箱内的水由自来水管供给,实验时水由水箱进入玻璃管(玻璃管供观察流体流动形态和滞流时管路中流速分布之用)。

水量由出口阀门控制,水箱内设有进水稳流装置及溢流管,用以维持平稳而又恒定的液面,多余水由溢流管排入下水道。

2.实验仿真界面图2-2 雷诺实验——仿真界面四、实验步骤:1、实验步骤(1)雷诺实验1)打开进水阀,使自来水充满高位水箱;2)待有溢流后,打开流量调节阀;3)缓慢地打开红墨水调节阀;4)调节流量调节阀,并注意观察滞流现象;5)逐渐加大流量调节阀的开度,并注意观察过渡流现象;6)进一步加大流量调节阀的开度,并注意观察湍流现象;7)由孔板流量计测得流体的流量并计算出雷诺准数;8)关闭红墨水调节阀,然后关闭进水阀,待玻璃管中的红色消失,关闭流量调节阀门,结束本次实验。

水力学实验雷诺实验报告(3篇)

水力学实验雷诺实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 观察液体流动时的层流和湍流现象,区分两种不同流态的特征。

2. 搞清两种流态产生的条件,分析圆管流态转化的规律,加深对雷诺数的理解。

3. 测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。

4. 绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线,验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。

5. 进一步掌握层流、湍流两种流态的运动学特性与动力学特性。

6. 通过对颜色水在管中的不同状态的分析,加深对管流不同流态的了解。

7. 学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实用意义。

二、实验原理液体在管道中流动时,存在着两种根本不同的流动状态:层流和湍流。

当液体流速较小时,惯性力较小,粘滞力对质点起控制作用,使各流层的液体质点互不混杂,液流呈层流运动。

当液体流速逐渐增大,质点惯性力也逐渐增大,粘滞力对质点的控制逐渐减弱,当流速达到一定程度时,各流层的液体形成涡体并能脱离原流层,液流质点即互相混杂,液流呈湍流运动。

雷诺数(Re)是衡量液体流动状态的无量纲参数,其表达式为:\[ Re = \frac{\rho v D}{\mu} \]其中,ρ为液体密度,v为液体平均流速,D为管道直径,μ为液体动力粘度。

根据雷诺数的不同范围,可以将液体的流动状态分为以下三种:1. 层流(Re < 2000):液体流动稳定,流体质点平行于管道轴线运动,速度分布均匀。

2. 湍流(Re > 4000):液体流动不稳定,流体质点作无规则运动,速度分布不均匀。

3. 过渡流(2000 < Re < 4000):液体流动介于层流和湍流之间,流动状态不稳定。

三、实验装置实验装置主要由以下部分组成:1. 实验台:用于放置实验器材。

2. 可控硅无级调速器:用于调节水的流速。

3. 恒压水箱:用于提供稳定的水源。

4. 实验管道:用于液体流动。

5. 实验流量调节阀:用于调节实验流量。

6. 有色水水管:用于观察液体流动状态。

雷诺实验和伯努利实验报告

雷诺实验和伯努利实验报告

雷诺实验和伯努利实验报告一、实验目的雷诺实验的目的在于观察流体在管内流动时的不同流动形态,测定临界雷诺数,并了解其与流动状态之间的关系。

而伯努利实验则是为了验证伯努利方程,直观地理解流体流动过程中能量的转换规律。

二、实验原理(一)雷诺实验雷诺数(Re)是用来判断流体流动状态的无量纲数,其表达式为:Re =ρvd/μ,其中ρ 为流体密度,v 为流体平均流速,d 为管道直径,μ 为流体动力粘度。

当雷诺数小于某一临界值时,流体作层流流动;当雷诺数大于该临界值时,流体作湍流流动。

(二)伯努利实验伯努利方程表示为:p +1/2ρv² +ρgh =常量,其中 p 为压强,ρ 为流体密度,v 为流速,g 为重力加速度,h 为高度。

该方程表明在理想流体稳定流动中,单位体积流体的压力能、动能和势能之和保持不变。

三、实验装置(一)雷诺实验装置主要由水箱、玻璃管、调节阀、颜料注射管、量筒等组成。

水箱用于储存实验用水,玻璃管用于观察流体流动形态,调节阀用于调节水的流速,颜料注射管用于注入颜料以显示流体质点的运动轨迹。

(二)伯努利实验装置包括水箱、管道、测压管、调节阀等。

水箱提供水源,管道内不同位置设置测压管以测量压强,调节阀控制水的流量和流速。

四、实验步骤(一)雷诺实验1、打开水箱进水阀,使水箱充满水。

2、缓慢调节调节阀,使水流速度逐渐增大,同时通过颜料注射管注入颜料,观察流体在玻璃管中的流动形态。

3、当流动形态发生变化时,记录此时的流速,并测量水的温度,计算雷诺数。

4、重复上述步骤,多次测量不同流速下的流动形态和雷诺数。

(二)伯努利实验1、开启水箱进水阀,使水箱水位达到一定高度。

2、调节调节阀,改变水流速度。

3、观察不同位置测压管中的液面高度,记录相应的数据。

4、分析测压管液面高度的变化,验证伯努利方程。

五、实验数据与结果(一)雷诺实验通过多次实验,得到了不同流速下流体的流动形态和对应的雷诺数。

当雷诺数小于 2000 时,流体作层流流动,流体质点沿直线运动,层次分明;当雷诺数在 2000 至 4000 之间时,流动处于过渡状态,流体质点开始出现不规则运动;当雷诺数大于 4000 时,流体作湍流流动,流体质点杂乱无章地运动。

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告

实验一雷诺实验一、实验目的1、观察流体流动时各种流动型态;2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态;3、测定流动型态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。

二、实验原理概述流体在流动过程中有两种截然不同的流动状态,即层流和湍流。

它取决于流体流动时雷诺数Re值的大小。

雷诺数:Re=duρ/μ式中:d-管子内径,mu-流体流速,m/sρ-流体密度,kg/m3μ-流体粘度,kg/(m·s)实验证明,流体在直管内流动时,当Re≤2000时属层流;Re≤4000时属湍流;当Re在两者之间时,可能为层流,也可能为湍流。

流体于某一温度下在某一管径的圆管内流动时,Re值只与流速有关。

本实验中,水在一定管径的水平或垂直管内流动,若改变流速,即可观察到流体的流动型态及其变化情况,并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。

三、装置和流程本实验装置和流程图如右图。

水由高位槽1,流径管2,阀5,流量计6,然后排入地沟。

示踪物(墨水)由墨水瓶3经阀4、管2至地沟。

其中,1为水槽2为玻璃管3为墨水瓶4、5为阀6为转子流量计四、操作步骤1、打开水管阀门2、慢慢打开调节阀5,使水徐徐流过玻璃管3、打开墨水阀4、微调阀5,使墨水成一条稳定的直线,并记录流量计的读数。

5、逐渐加大水量,观察玻璃管内水流状态,并记录墨水线开始波动以及墨水与清水全部混合时的流量计读数。

6、再将水量由大变小,重复以上观察,并记录各转折点处的流量计读数。

7、先关闭阀4、5,使玻璃管内的水停止流动。

再开墨水阀,让墨水流出1~2cm距离再关闭阀4。

8、慢慢打开阀5,使管内流体作层流流动,可观察到此时的速度分布曲线呈抛物线状态。

五、实验数据记录和处理表1 雷诺实验数据记录。

雷诺实验资料

雷诺实验资料

雷诺实验雷诺实验是流体力学中一项经典的实验,旨在研究流体在管道内的流动特性。

该实验由法国工程师雷诺于19世纪70年代提出并开展。

通过雷诺实验,研究者可以深入了解流体在管道内的速度分布、流体的压力损失、混合效果等重要参数,进而优化管道设计和流体运输系统。

实验设备与原理雷诺实验通常使用一根直径较小的圆柱形管道,管道内充满流体并施加一定的压力,通过在管道内放置流速计等设备,测量管道内不同位置处的流速和压力值。

在实验中,可以改变流体的种类、流速、管道直径等参数,以研究流体运动的规律和特性。

实验目的雷诺实验的主要目的在于:1.确定流体在管道内的速度分布规律。

2.研究管道内的摩擦阻力和流体的压力损失情况。

3.探究流体在弯曲管道、分支管道等复杂结构中的流动特性。

4.为优化管道设计、节能减排提供理论支持。

实验过程1.设置实验装置,保证管道内流体的稳定流动。

2.测量管道内不同位置处的流速和压力值。

3.记录实验数据,进行数据处理和分析。

4.根据实验结果,得出相应的结论和建议。

实验结果与分析根据雷诺实验的结果分析,可以得出一些重要结论:1.流速随着管道内径向位置的变化而变化,通常靠近管道壁面处的流速较小,靠近管道中心处的流速较大。

2.流体在管道内流动会受到摩擦阻力的影响,导致流体的压力损失。

3.在弯曲管道或分支管道中,流体会发生较大的速度梯度和旋转现象,对管道设计产生重要影响。

结论与展望通过雷诺实验的研究,我们可以更加深入地了解流体在管道内的流动规律,为工程实践和科学研究提供重要参考。

未来,随着实验技术的不断发展和完善,雷诺实验将在流体力学领域发挥越来越重要的作用。

以上就是关于雷诺实验的简要介绍,希望能让读者对该实验有更深入的了解。

化工原理雷诺实验报告(3篇)

化工原理雷诺实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 观察流体在管内流动的两种不同流型(层流和湍流)。

2. 测定临界雷诺数(Re)。

3. 掌握流体流动状态判别准则。

4. 学习应用无量纲参数进行实验研究的方法,并了解其实际意义。

二、实验原理流体在管道中流动时,存在两种流动状态:层流和湍流。

层流是指流体质点沿流动方向做有序、稳定的运动,质点之间无相互混合。

湍流是指流体质点做无序、复杂的运动,质点之间发生相互混合。

层流和湍流的转变与雷诺数(Re)有关,当雷诺数小于一定值时,流体为层流;当雷诺数大于一定值时,流体为湍流。

雷诺数计算公式如下:\[ Re = \frac{\rho v d}{\mu} \]其中,ρ为流体密度,v为流速,d为管道直径,μ为流体粘度。

三、实验装置本实验采用自循环雷诺实验装置,主要包括以下部分:1. 自循环供水器:用于提供恒定的供水流量。

2. 实验台:用于放置实验装置。

3. 可控硅无级调速器:用于调节供水流量。

4. 恒压水箱:用于维持恒定的供水压力。

5. 有色水水管:用于注入有色水,观察流体流动状态。

6. 稳水隔板:用于提高进口前水体稳定度。

7. 溢流板:用于维持水箱水位稳定。

8. 实验管道:用于观察流体流动状态。

9. 实验流量调节阀:用于调节实验流量。

1. 调整实验装置,确保各部分连接牢固。

2. 将有色水注入有色水水管,观察流体流动状态。

3. 调节可控硅无级调速器,改变供水流量。

4. 观察流体流动状态,记录层流和湍流的临界流速。

5. 计算临界雷诺数。

6. 重复实验,验证实验结果的准确性。

五、实验结果与分析1. 观察到当供水流量较小时,流体呈层流状态,流体质点沿流动方向做有序、稳定的运动,有色水沿管道中心线流动,无明显涡流。

2. 当供水流量增大到一定程度时,流体呈湍流状态,流体质点做无序、复杂的运动,有色水在管道中形成涡流,流体流动状态不稳定。

3. 通过计算,得到临界雷诺数为2000。

4. 实验结果表明,当雷诺数小于2000时,流体为层流;当雷诺数大于2000时,流体为湍流。

雷诺实验

雷诺实验


(3) VcrVcr´
Vcr´为上临界流速,Vcr为下临界流速 上临界雷诺数Recr´= Vcr´ d/ 下临界雷诺数Recr = Vcr d/
四、实验步骤
(1)实验前准备工作
首先,颜料盒里倒入稀释过的红墨水(少量,不够再加)
其次,开启水泵,全开上水阀门,使水箱注满水,再调节上水 阀门,使水箱的水位保持不变,并有少量流体溢流。Biblioteka 雷诺实验一、实验目的
(1)观察流体在管道中的两种流动状态 ; (2)学会用体积法测流量Q; (3)了解流态与雷诺数的关系,并验证下临界 雷诺数Recr= 2000 。
二、实验设备
三、实验原理
(1)层流:Re< 2000 紊流:Re> 2000 (2)Q=(V2-V1)/t
V Q /( d 2 ) 4
(2)观察流态
全开出水阀门,待水流稳定后,调节红墨水控制阀,使颜料水 从注入针流出,颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡 颜色水,这时管中的流动状态为紊流。 随着出水阀门的不断关小,红墨水在雷诺实验管中形成一条清 晰的直线流,这时管中的流动状态为层流。
(3)测定上、下临界雷诺数
首先记录有关参数:计量水箱面积S=2020 cm2 计量水箱初始 高度h0= cm,水温t= ℃,管径 d= cm,水的运动粘 性系数υ= m/s
五、注意事项
1.每调节出水阀门一次,均需等待流动速度稳定几分 钟。
2.在关小出水阀门过程中,只允许逐渐关小,不许开 大。随着出水量的不断减少,应调小上水阀门,以减 少溢流量引起的振动。
六、课后
(1)完成实验报告(实验报告纸手写,勿打印)
包括:实验目的,设备,原理(涉及到的 理论公式),实验数据分析 (2)如有数据异常,请分析实验原因

雷诺实验实验报告

雷诺实验实验报告

大学教学实验报告实验名称 流管流态实验(雷诺实验) 指导教师 姓名年级学号成绩一、预习部分1. 实验目的 2. 实验基本原理3. 主要仪器设备(含必要的元器件、工具)1、 实验目的:(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和损失规律的认识。

2、实验基本原理: (1)两个断面的能量方程: 2211221212(12)2g2w gp p hzz γγυυαα-++=+++实验中位均匀流,12υυ= ,12αα=(12)(12)w f h h --=所以水头损失为:121212()()()sin fp p hh h z zαγγ=+-+=-,1h 、2h 为测压牌读数,α为倾斜角。

水力坡度/fJ L h=。

(2)体积法测流量。

/Q W T =, (3)水的粘性系数220.01775(/)10.03370.000221m s t t ν=++,雷诺数Re d υν=3、主要仪器:如图示,另备打气筒、量筒、秒表温度计各一个。

二、实验操作部分1. 实验数据、表格及数据处理 2. 实验操作过程(可用图表示) 3. 结论1. 实验步骤(1)打开水箱下的进水阀向水箱冲水,使水箱有溢水。

再打开管道上的前阀和后阀冲洗水管。

反复开关尾管阀排出空气。

(2)从紊流到层流,将尾阀开到一定开度开始实验,待水流稳定后,测读h 1、h 2、W 、T 。

这样完成一次实验,然后逐步关小尾阀,重复上述步骤,一直做到管流几乎成滴淋状。

(3)再从层流做到紊流。

(此步骤本次实验不做) (4)实验中每半小时测一次水温,取平均值。

(5)对实验数据进行计算分析,以log J 为纵坐标,log v 为横坐标绘制关系曲线,从曲线确定临界流速V k ,并计算雷诺数Re 的值。

并标明实验成果线段坡度,即本次实验的成果。

实验过程注意事项本实验的技术性比较强,每一步操作,都要求实验人员做到精细,才能去的反映真实情况的实验成果。

雷诺实验(参考内容)

雷诺实验(参考内容)

雷诺实验实验报告姓名:史亮班级:9131011403学号:913101140327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v 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:e R KQ d Qvd vd ====νπνμρ4 (4.1) 式中:ρ──流体密度,kg/cm 3;v ──流体在管道中的平均流速,cm/s ;d ──管道内径,cm ; μ──动力粘度,Pa •s ;ν──运动粘度,ρμν=,cm 2/s ; Q ──流量,cm 3/s ;K ──常数,νπd K 4=,s/cm 3。

4.4 实验方法与步骤1) 记录及计算有关常数。

管径 d = 1.37 cm, 水温 t = 14.8 ℃ 水的运动粘度 ν=2000221.00337.0101775.0tt ++= 0.01147 cm 2/s 常数 νπd K 4== 81.03 s/cm 3 2) 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。

实验八 雷诺实验

实验八 雷诺实验

实验八雷诺实验一、实验目的1.1观察流体在管内流动的不同型态;1.2确定临界雷诺数。

二、基本原理流体流动有两种不同的型态,即层流与湍流。

流体作层流流动时,其流体质点作平行于管轴的直线运动,湍流时流体质点在沿管轴流动的同时还作者杂乱无章的随机运动。

雷诺数是判断流动型态的特征数。

雷诺数小于2000时,流动型态为层流;雷诺数大于4000时,流动为湍流;雷诺数在两者之间时,有时为层流,有时为湍流,与环境有关。

本实验通过改变水在管内的流速,观察流体在管内的流动型态的变化。

三. 装置的主要技术数据及计算方法:实验管道有效长度: L=600 mm外径: Do=30 mm内径: Di=24.2mm四. 实验装置流程和实验方法:实验装置流程如图一所示。

1. 实验前的准备工作(1) 必要时调整红水细管4的位置,使它处于实验管道6的中心线上。

(2) 向红水储瓶 2 中加入适量的用水稀释过的红墨水。

(3) 关闭流量调节阀10、7、9,打开进水阀3,使自来水充满水槽,•并使其有一定的溢流量。

(4) 轻轻打开阀门10,让水缓慢流过实验管道。

使红水全部充满细管道中。

2. 雷诺实验的过程(1) 同上面的三.1.(3)。

(2) 同上面的三.1.(4)。

(3) 调节进水阀,维持尽可能小的溢流量。

(4) 缓慢地适当打开红水流量调节夹 ,即可看到当前水流量下实验管内水的流动状况(层流流动如下图二示)。

读取流量计的流量并计算出雷诺准数。

图二、层流流动示意图(5) 因进水和溢流造成的震动,有时会使实验管道中的红水流束偏离管的中心线,或发生不同程度的左右摆动. 为此, 可突然暂时关闭进水阀3,过一会儿之后即可看到实验管道中出现的与管中心线重合的红色直线。

(6) 增大进水阀 3 的开度,在维持尽可能小的溢流量的情况下提高水的流量。

并同时根据实际情况适当调整红水流量,即可观测其他各种流量下实验管内的流动状况。

为部分消除进水和溢流造成的震动的影响,在滞流和过渡流状况的每一种流量下均可采用四. 2.(5)中讲的方法,突然暂时关闭进口阀 3 ,然后观察管内水的流动状况(过渡流、湍流流动如图三示)。

流体力学雷诺数实验

流体力学雷诺数实验

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:2211122212(12)22w p V p V z z h ggααγγ-++=+++由于是等直径管道恒定均匀流,所以12V V =,21αα=,)21()21(--=f w h h ,即沿程水头损失等于量测段的测压管水头差:)()(2211γγp z p z h f +-+=将断面1-1与断面2-2的测压管接至斜比压计上,其倾斜角为α,令斜比压计测压管液面高程的读数为21∇∇及,则αsin )(21∇-∇=f h由于量测段长度为L ,则水力坡度Lh J f =。

2、用体积法测定流量利用量筒与秒表,得到量筒盛水的时间T 及T 时段内盛水的体积W 。

则流量TWQ =,相应的断面平均流速QV A=,其中A 为管道过水断面面积。

3、量测水温,查相关曲线得运动粘性系数υ或用下式计算:2000221.00337.0101775.0tt ++=υ(cm 2/s ) 式中 t 为水温;单位:℃4、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υ则可得到相应于不同流速时的雷诺数:Re Vdυ=(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压计注入压缩空气,使两测管水面降至测压管中部便于测读处,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,检查两测管中水面是否齐平;若不平,则应进行调整或重新排气。

3、从紊流做到层流。

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雷诺实验实验报告姓名:史亮
班级:9131011403
学号:913101140327
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v 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:
e R KQ d Q
vd vd ====
ν
πνμρ4 (4.1) 式中:ρ──流体密度,kg/cm 3;
v ──流体在管道中的平均流速,cm/s ;
d ──管道内径,cm ; μ──动力粘度,Pa •s ;
ν──运动粘度,ρ
μ
ν=
,cm 2/s ; Q ──流量,cm 3/s ;
K ──常数,ν
πd K 4
=
,s/cm 3。

4.4 实验方法与步骤
1) 记录及计算有关常数。

管径 d = 1.37 cm, 水温 t = 14.8 ℃ 水的运动粘度 ν=2
000221.00337.0101775
.0t
t ++= 0.01147 cm 2/s 常数 ν
πd K 4
=
= 81.03 s/cm 3 2) 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,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
记录及计算数据至下表中:
实验次数 有色 水线 形态 体积法测流量
雷诺数R e 阀门开度 备注
水体积V (cm 3
) 时间T (s ) 流量Q (cm 3
/s ) 1
稳定
900
45.26
19.89
1612 1547测下临界值测定下
2 直线
930 50.83 18.30 1483 .5
时 减小
临界 雷诺数
3 4 完全 散开 900 7.81 115.24
9338 测上临界值
时 增大
测定上临界 雷诺数
5 直线 摆动
6
7
8 9
4.6 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K 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ν/vd 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) 为何采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据而不采用上临界雷诺数?实测下临界雷诺数(平均值)为多少?与下临界雷诺数公认值(2320)进行比较,并分析原因。

答:(1)根据实验测定,上临界雷诺数实测值在3000 ~ 5000范围内,与操作快慢,水箱的紊动度,外界干扰等密切相关。

有关学者做了大量实验,有的得12000,有的得20000。

有的甚至得40000。

实际水流中,干扰总是存在的 故上临界雷诺数为不定值,无实际意义。

只有下临界雷诺数才可以作为判别流态的标准,凡水流数小于下临雷诺数者为层流 ;
(2)实测下临界雷诺数为1547.5 比下临界雷诺数公认值(2320)偏小。

由下临界雷诺数公式 e R KQ d Q
vd vd ====ν
πνμρ4 由于ν
πd K 4
=
ν=
2
000221.00337.0101775
.0t t ++
K 只由管径与水温决定,且管径水温已知,所以K 对雷诺数的影响忽略。

所以Q偏小。

由于肉眼观察误差较大,当有色水在全管中呈现出一条稳定的直线后仍在关小调节阀,导致测的的流量偏小所致。

另一方面,在用量筒测量水量时,可能有部分水残余在漏斗里导致最后流量偏少。

此外,桌子的抖动使得管中直线看似不稳,所以会继续调小调节阀导致测的流量偏小。

3)仔细观察实验转涙过程,分析由层流过渡到紊流的机理。

答:从紊动机理实验的观察可知,异重流(分层流)在剪切流动情况下,分界面由于扰动引发细微波动,并随剪切流速的增大,分界面上的波动增大,波峰变尖,以至于间断面破裂而形成一个个小旋涡。

使流体质点产生横向紊动。

正如在大风时,海面上波浪滔天,水气混掺的情况一样,这是高速的空气和静止的海水这两种流体的界面上,因剪切流动而引起的界面失稳的波动现象。

由于园管层流的流速按抛物线分布,过流断面上的流速梯度较大,而且因壁面上的流速恒为零。

相同管径下,如果平均流速越大,则梯度越大,即层间的剪切流速越大,于是就容易产生紊动。

紊动机理实验所见的波动→破裂→旋涡→质点紊动等一系列现象,便是流态从层流转变为紊流的过程显示。

4)了解下表中层流和紊流在运动学和动力学特性方面的差异,并分析为何可以依据有色水线形态(有色水形态有:稳定直线,稳定略弯、旋转、断续、直线抖动,完全散开)判别层流和紊流?
流态运动学特性动力学特性
层流a)质点有规律地作分层流动。

b)断面流速按抛物线分布。

c)运动要素无脉动现象。

a)流层间无质量传输。

b)流层间无动量交换。

c)单位质量的能量损失与流速的一次方
成正比。

紊流a)质点互相混惨作无规则运
动。

b)断面速度按指数规律分布。

c)运动要素发生不规则的脉
动现象。

a)流层间有质量传输。

b)流层间存在动量交换。

c)单位质量的能量损失与流速的
(1.75-2)次方成正比。

答:层流时因为流层间无质量传输无动量交换,所以液体分子有规律的分层运动不同层间的分子互不干扰,所以有色液体与水互不混惨,呈直线运动状态。

紊流时流层间有质量传输且存在动量交换,所以质点会互相混掺作无规则运动,有色质点与水分子相混,所以会随流速的增大逐渐出现稳定略弯、旋转、断续、直线抖动,完全散开等现象。

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