雷诺演示实验
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演示实验
093858 张亚辉
17.1 雷诺实验 17.1.1 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。
17.1.2 基本原理
流体流动有两种不同型态，即滞流（层流）和湍流（絮流） ，流体作滞流流动 时， 其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 杂乱无章的随机运动。雷诺准数是判断流动型态的准数。若流体在圆管内流 动，则雷诺准数可用下式表示：
17.1.3 实验装置及设备描述
实验装置如图 17-1 所示。 主要设备及仪表 （1） 水箱
前后两面装有玻璃，可供观察。 其尺寸为：长 2m；宽 0.45m；高 0.6m。 （2） 玻璃试验管 管子内径：直径为 27mm；全长为 1.8m；其中扩大口长度为 300mm；最大口 径为 120mm。 （3）细缝流量计 玻璃罩内装有细缝流量计，它由管径为 25mm 的紫铜管制成，铜管内细缝 宽度为 2.5mm，刻度 0～210mm；玻璃罩高 230mm，内径为 142mm，壁厚为 5mm，附有细缝刻度与流速关系的校验曲线图。 本实验装置中水箱安置于水泥平台上，实验时应避免—切震动影响，方能获 得较为满意的实验结果。 水通过进水阀 6 不断加人，为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流 人进水槽 5，而后溢流而出，其中，多余的水经水箱的溢流口泄人下水道中。玻 璃试验管 2 呈水平位置浸没于水箱内，水由扩大口进人玻璃管，经出口阀 7 流人 细缝流量计 4 计量，然后泄人下水道。流速由出口阀调节。玻璃瓶 3 内装有红 颜色水，它借助于本身的位头经装在玻璃管中心细钢针头 11 注人玻璃管内，由 此可观察水在玻璃管中流动的状态。
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直线微动时的雷诺数出现在 1932.2 和 2199.1，平均值为 2065.7.断裂、漩 涡、混合时的雷诺数在 3373.3.3 和 4205.9 ，平均值为 4184.6. 则可认为， Re<2065.7 时，流动型态为滞流；Re>3789.6 时，流动为湍流。
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。 凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数者必为层流。 下临界雷诺数也并非与干扰绝对无关。雷诺实验是在环境的干扰极小，实验前水箱中的水体经长时间 的稳定情况下，经反复多次细心量测才得出的。而后人的大量实验很难重复得出雷诺实验的准确数值，通 常在 2000～2300 之间。因此，从工程实用出发，教科书中介绍的圆管下临界雷诺数一般是 2000。 本实验看似很简单，但实验过程中，判断流型时带有很大的主观性。
17.1.4 wk.baidu.com验数据
水温 t=14℃，d=25mm,横截面积 0.4909x10−3 ������2 ，粘度 1.1709x10−3 PaS，
流量 流速 10-3m3/s m/s Re 现象 0.01111 0.0226 482.5 直线 0.01667 0.0339 723.8 直线 0.02222 0.0453 967.1 直线 0.02778 0.0566 1208.4 直线 0.03333 0.0679 1449.7 直线 0.04444 0.0905 1932.2 直线微动 0.05 0.102 2177.7 细线扰动成波状前进 0.05555 0.113 2412.5 细线螺旋前进 0.06111 0.124 2647.4 出现弱断裂、漩涡、混合 0.07778 0.158 3373.3 出现强断裂、漩涡、混合 0.09583 0.195 4163.3 断裂、混合、逐渐消失 0.1111 0.2263 4831.5 混合 0.1189 0.242 5166.7 完全混合 0.1067 0.217 4632.9 断裂、混合、逐渐消失 0.0967 0.197 4205.9 断裂、漩涡、混合 0.06555 0.133 2839.5 螺旋前进连成线 0.05055 0.103 2199.1 直线微动 0.03889 0.079 1686.7 成一直线
式中 d———管子内径，m； u———流速，m/s； ρ ———流体密度，kg/m3； μ ———流体黏度，Pa·s。 —般认为，Re<2000 时，流动型态为滞流；Re>4000 时，流动为湍流。Re 在两者之间，有时为滞流，有时为湍流，流型不稳，和环境条件有关。 —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，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。
093858 张亚辉
17.1 雷诺实验 17.1.1 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。
17.1.2 基本原理
流体流动有两种不同型态，即滞流（层流）和湍流（絮流） ，流体作滞流流动 时， 其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 杂乱无章的随机运动。雷诺准数是判断流动型态的准数。若流体在圆管内流 动，则雷诺准数可用下式表示：
17.1.3 实验装置及设备描述
实验装置如图 17-1 所示。 主要设备及仪表 （1） 水箱
前后两面装有玻璃，可供观察。 其尺寸为：长 2m；宽 0.45m；高 0.6m。 （2） 玻璃试验管 管子内径：直径为 27mm；全长为 1.8m；其中扩大口长度为 300mm；最大口 径为 120mm。 （3）细缝流量计 玻璃罩内装有细缝流量计，它由管径为 25mm 的紫铜管制成，铜管内细缝 宽度为 2.5mm，刻度 0～210mm；玻璃罩高 230mm，内径为 142mm，壁厚为 5mm，附有细缝刻度与流速关系的校验曲线图。 本实验装置中水箱安置于水泥平台上，实验时应避免—切震动影响，方能获 得较为满意的实验结果。 水通过进水阀 6 不断加人，为了保持水位恒定和避免波动，水由进口管先流 人进水槽 5，而后溢流而出，其中，多余的水经水箱的溢流口泄人下水道中。玻 璃试验管 2 呈水平位置浸没于水箱内，水由扩大口进人玻璃管，经出口阀 7 流人 细缝流量计 4 计量，然后泄人下水道。流速由出口阀调节。玻璃瓶 3 内装有红 颜色水，它借助于本身的位头经装在玻璃管中心细钢针头 11 注人玻璃管内，由 此可观察水在玻璃管中流动的状态。
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直线微动时的雷诺数出现在 1932.2 和 2199.1，平均值为 2065.7.断裂、漩 涡、混合时的雷诺数在 3373.3.3 和 4205.9 ，平均值为 4184.6. 则可认为， Re<2065.7 时，流动型态为滞流；Re>3789.6 时，流动为湍流。
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。 凡水流的雷诺数小于下临界雷诺数者必为层流。 下临界雷诺数也并非与干扰绝对无关。雷诺实验是在环境的干扰极小，实验前水箱中的水体经长时间 的稳定情况下，经反复多次细心量测才得出的。而后人的大量实验很难重复得出雷诺实验的准确数值，通 常在 2000～2300 之间。因此，从工程实用出发，教科书中介绍的圆管下临界雷诺数一般是 2000。 本实验看似很简单，但实验过程中，判断流型时带有很大的主观性。
17.1.4 wk.baidu.com验数据
水温 t=14℃，d=25mm,横截面积 0.4909x10−3 ������2 ，粘度 1.1709x10−3 PaS，
流量 流速 10-3m3/s m/s Re 现象 0.01111 0.0226 482.5 直线 0.01667 0.0339 723.8 直线 0.02222 0.0453 967.1 直线 0.02778 0.0566 1208.4 直线 0.03333 0.0679 1449.7 直线 0.04444 0.0905 1932.2 直线微动 0.05 0.102 2177.7 细线扰动成波状前进 0.05555 0.113 2412.5 细线螺旋前进 0.06111 0.124 2647.4 出现弱断裂、漩涡、混合 0.07778 0.158 3373.3 出现强断裂、漩涡、混合 0.09583 0.195 4163.3 断裂、混合、逐渐消失 0.1111 0.2263 4831.5 混合 0.1189 0.242 5166.7 完全混合 0.1067 0.217 4632.9 断裂、混合、逐渐消失 0.0967 0.197 4205.9 断裂、漩涡、混合 0.06555 0.133 2839.5 螺旋前进连成线 0.05055 0.103 2199.1 直线微动 0.03889 0.079 1686.7 成一直线
式中 d———管子内径，m； u———流速，m/s； ρ ———流体密度，kg/m3； μ ———流体黏度，Pa·s。 —般认为，Re<2000 时，流动型态为滞流；Re>4000 时，流动为湍流。Re 在两者之间，有时为滞流，有时为湍流，流型不稳，和环境条件有关。 —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，观察在不同雷诺数下流体流型的变化。