(完整版)雷诺实验
雷诺实验(2014)
雷诺实验一、实验目的1、观察流体在不同流态（层流和紊流）时流体质点的运动规律；2、观察流体由层流变紊流、紊流变层流时的水力特征；3、测定下临界雷诺数，掌握圆管流态的判别准则；4、学习应用无量纲参数进行实验研究的方法，了解其实用意义。
二、实验要求1、观察层流和紊流两种流态；2、测量、记录实验数据，计算下临界雷诺数。
三、 实验原理流体流动存在两种不同状态：即层流和紊流，其阻力性质也不相同。
本实验采用如图1所示的自循环雷诺实验装置。
在实验过程中，保持水箱4中的水位恒定，即总水头不变。
当出水调节阀9开度较小时，开启有色水管5的阀门，则有色水与自来水同步在管路中沿轴线方向流动，有色水呈一条水平直线，其流体质点没有垂直于主流方向上的横向运动，即有色水流束没有与周围液体掺混，此时流动处于层流状态。
当出水调节阀9逐渐开大时，管路中的有色水流束开始振荡，不再与管道轴线平行，此时流动呈过渡状态。
当出水调节阀9开度继续增大，则有色水流束开始破裂，呈现不规则的状态，并发生横向掺混，遍及整个管道，即有色水在流动过程中完全扩散，已完全分不清有色水流束了，此时流动呈紊流状态。
流体的运动状态可根据有色水散开与否作定性判别，而定量判别可依据雷诺数Re 的大小来判定。
经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工业上可依据雷诺数是否大于2000来判定流动是否处于紊流状态。
雷诺数Re 定义式可作如下变化，即4VV q d d Re Kq v dv ρυυμπ====式中 K ——常数，4K dvπ=； ρ——液体密度，kg/m 3；υ——液体在管道中的平均流速，m/s ；d ——管道内径，m ； μ——液体的动力黏度，Pa ⋅s ；v——液体的运动黏度，m2/s；q——体积流量，m3/s。
V四、实验所需仪器、设备、材料（试剂）1．实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。
图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. 稳压筒11.传感器12. 智能化数显流量仪2. 装置说明与操作方法供水流量由无级调速器调控，使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。
实验二 雷诺实验
实验一雷诺实验一、实验目的1、建立对层流（滞流）和湍流两种流动类型的直观感性认识。
2、观测雷诺数与流体流动类型的相互关系。
（选做）3、观察层流中流体质点的速度分布。
二、实验原理流体的流动类型与雷诺数的关系。
雷诺（Reynolds）用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速外，还有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，由此四个物理量组成的无因次数群Re的值是判定流体流动类型的一个标准。
实验证明，流体在直管中流动，Re≤2000时为层流，Re≥4000时为湍流，2000<Re<4000时为过渡区，在此区间流型可能表现为层流，也可能表现为湍流。
从雷诺数的定义式Re = duρ/µ来看，对同一个仪器d为定值，故u仅为流量的函数。
对于流体水来说,ρ、μ几乎仅为流量的函数。
因此确定了温度及流量，即可计算出雷诺数。
注意：雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免震动设施的房间内进行。
如果条件不具备，演示实验也可以在一般房间内进行。
因为外界干扰及管子粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界达不到2000，只能达到1600左右。
层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
三、实验装置实验装置如图1-1所示。
图中大槽为高位水槽，槽中之水由自来水供给，多余之水由溢流管排出。
实验时水由高位水槽进入玻璃管，经转子流量计后排出。
墨水由高位墨水瓶提供，经调节阀流入玻璃管，在玻璃管中观察流体流动的型态。
实验管道有效长度：L=600 mm外径：D o=30 mm内径：D i=24.2 mm四、实验步骤1、实验前的准备工作（1）实验前应仔细调整示踪剂注入管的位置，使之处于实验管道的中心线上。
（2）向红水储瓶中加入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，使水充满水槽并有一定的溢流，以保证水槽内液位恒定。
（4）轻轻打开放水阀门，排除实验管中的气体，使红水全部充满细管道中。
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。
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
1、开启进水开关，向水箱内注水。
到达一定水位高度，并保持适当的溢流，使水箱内水位稳定（为
保证水的紊流度充分降低，该项工作应在实验之前24小时进行）。
在实验期间如出现水位变化时，应缓慢调节进水开关确保水箱内水位稳定
2、待管内空气排出后，松开颜色水开关使颜色水随玻璃管内主流一起流动。
此时可见管内水流
处于紊流状态。
3、缓慢关小放水开关，同时观察玻璃管内颜色水变动情况，直到颜色水变为一条稳定的直线，此
时即为紊流转变为层流的下临界状态。
用量杯和秒表测量此时的流量
4、开大放水开关，使玻璃管内水流变为紊流状态；重新缓慢关小放水开关，待玻璃管内颜色水变
为一条直线时，用量杯和秒表测量此时的流量
5、重复步骤4
6、实验完成后，关闭颜色水开关
7、微微开启调节阀9，并注入颜色水于管道内，使颜色水流成一条直线。
通过颜色水质点的运
动观察管内水流层流流态；然后逐步开大调节阀9，通过颜色水直线的变化观察水流从层流到紊流变化的水力特征；待管中出现完全紊流后再逐步关小调节阀，观察水流由紊流转变为层流的水力特征。
8、3、测定下临界雷诺数
9、
10、（1）将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。
当流量调节到
实验色水在全管刚刚拉成一条直线状态时，即为下临界状态。
注意每调节一次阀门，均须等待稳定几分钟。
11、
12、（2）待管中出现临界状态时，用体积法测定流量。
13、
14、（3）重新开大调节阀，使管内流动形成完全紊流，按上述步骤重复测量6～7次。
实验数据记录
六、实验结果。
实验一 雷诺实验
学号姓名实验一雷诺实验一、基本原理雷诺（Reynolds）用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速u外，尚有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，并且由此四个物理量组成的无因次数群Re=duρ/μ的值是判定流体流动类型的一个标准。
Re<2000~2300时为层流Re>4000时为湍流2000<Re<4000时为过渡区，在此区间可能为层流，也可能为湍流。
二、设备参数环境参数：温度 20℃压力 101325kPa水的参数：密度 998.2kg/m3 粘度 100.5E-5Pa*s设备参数：玻璃管径：20mm三、实验步骤●打开进水阀门在输入框输入0-100的数字，也可以通过点击上下按钮调节阀门开度。
按回车键完成输入，按ESC 键取消输入。
●打开红墨水阀●打开排水阀门●查看流量点击转子流量计查看当前流体流量●观察流体流动状态点击玻璃管，通过弹出的录像查看流体的流动状态●记录数据点击画面下方的自动记录按钮，记录实验数据，也可以手动记录。
●重复第三步到第六步，记录排水阀不同开度下的流量。
四、数据处理雷诺数计算公式Re=duρ/μ从这个定义式来看，对同一仪器d为定值，故u仅为流量的函数。
对于流体水来说，ρ，μ几乎仅为温度的函数。
因此确定了温度及流量，即可唯一的确定雷诺数。
数据记录：五、注意事项1、雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免振动设施的房间内进行，由于条件不具备演示实验也可以在一般房间内进行，因为外界干扰及管子粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界到不了2300，只能到1600左右。
2、层流时红墨水成一线流下，不与水相混。
3、湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。
演示实验1 雷诺实验
114Ⅱ 化工原理演示实验3. 9 雷诺实验3. 9. 1 实验目的1. 观察流体在圆形直管内的两种不同流动型态,2.确定临界雷诺数，3.观察流体在圆形直管内作层流运动时的速度分布。
3. 9. 2 实验内容和要求1. 观察层流和湍流现象，观察层流时的速度分布， 2．在高位槽液面稳定不变的情况下, 测定从层流变为湍流时的临界Re 和不同流动型态下的Re,3. 9. 3 实验原理流体的流动有两种不同的型态----层流和湍流, 流体作层流运动时, 流体质点仅作平行于管轴方向的直线运动, 流体层之间无相互混合；流体作湍流运动时, 流体质点在沿管轴方向流动的同时, 还作杂乱无章的无规则运动。
雷诺数是判断流体流动形态的特征数, 当流体在圆管内流动时, 雷诺数Re 的计算式为：μρdu =Re （3-9-1）式中: d-----管子内径, m, u-----流速, m/s,ρ----流体密度, kg/m3, μ----流体粘度, Pa ·s由上式可以看出, 一定温度的流体在特定的管路中流动时, 雷诺数仅与流速有关, 本实验通过改变水在管内的流速, 观察流体在管内流动型态的变化。
通常, Re<2000时, 流动型态为层流, Re>4000时为湍流, 2000<Re<4000时, 有时为层流, 有时为湍流, 与环境有关。
雷诺实验对外界环境要求较高, 应该避免振动和高位槽液位波动等因素的影响。
3. 9. 4 实验装置和流程雷诺实验装置和流程如图3-9-1和3-9-2所示, 由图3-9-2可知, 高位水槽6由自来水管供水, 其中设有进水稳流装置4和保持液位稳定的溢流槽5, 多余的水由管7排入下水槽（保持有少许溢流即可）。
高位玻璃瓶1中装有着色水, 经阀2 注入管8 中心。
实验时打开水流量控制阀9, 水即进入供观察用的玻璃管8中, 经转子流量计10计量后排入下水槽。
调节阀2 , 着色水即可通过细针进入玻璃管8的中心处。
雷诺实验
雷诺实验一、实验目的1．观察流体在管内流动的两种不同流型。
2．测定临界雷诺数。
二、基本原理流体流动有两种不同型态，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，且互相干行；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。
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：μρdu =Re 式中，Re ——雷诺准数，无因次； d ——管子内径，26.4mm ；u ——流体流速，m ／s ； ρ——流体密度，kg ／m 3； μ——流体粘度；Pa ·s 。
对于一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺准数仅与流体流速有关。
本实验通过改变流体在管内的速度，观察在不同雷诺准数下流体流型的变化，一般认为Re<2000时，流动型态为层流；Re>4000时。
流动为湍流；2000<Re<4000时，流动为过渡流。
三、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，然后关闭泵的出口阀和流量计后的调节阀，再将溢流水槽到缓冲水槽的整个系统加满水。
最后，设法排尽系统中的气泡。
实验操作时，先启动循环水泵，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。
泵的出口阀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。
四、实验操作1.层流流动类型图1 雷诺演示实验装置1-可移动框架2-循环水泵 3-低位贮水槽4-流量调节闸阀5-旁路阀门6-转子流量计7-溢流水槽 8-红墨水贮瓶9-红墨水喷针10-玻璃试验导管 11-低位贮水槽排污阀试验时，先少许开启凋节阀，将流速调至所需要的值。
(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
（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
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。
6-3--雷诺实验jidx200803
6.3 雷诺实验1、实验目的与要求(1)了解流体的流动形态：观察实际的流线形状，判断其流动形态的类型； (2)熟悉雷诺准数的测定和计算方法；(3)确立“层流与湍流与Re 之间有一定关系”的概念。
2、基本原理流体在流动过程中有3种不同的流动形态，即层流、湍流和介于两者之间的过渡流。
当流体处于层流状态时，流体质点做直线运动，流体分层流动与周围的流体没有宏观的混合；当流体处于湍流状态时，流体的质点呈紊乱地向各方向作随机地脉动，流体总体上仍然沿着管道流动。
1883年，雷诺(Reynolds)在用实验的方法研究流体流动时，发现影响流体流动类型的因素除了流速u 以外，还有管径d 、流体的密度ρ以及粘度μ，由这四个物理量组成的无因次数群νμμρd du ==Re (6-3)称之为雷诺数。
式中，u 为流速，s m /；μ为流体的粘度，s Pa ⋅；ρ为流体的密度，3/m kg ；ν为流体的运动粘度，s m /2；d 为管径，m 。
大量的实验证明，流体在直管内流动时： 当Re ≤2000时，流体的流动类型为层流。
当Re ≥4000时，流体的流动类型为湍流。
当2000＜Re ＜4000，流体的流动类型可能是层流，也可能为湍流，将这一范围称之为不稳定的过渡区。
从雷诺数的定义式来看，对于同一管路d 为定值时，u 仅为流量的函数。
对于流体水来讲，ρ及μ仅为温度的函数。
因此确定了温度及流量即可计算出雷诺数Re 。
理论分析和实验证明，流体处于层流状态时，流体的速度沿着管径按照抛物线的规律分布，中心区域的速度最大，越接近管壁流速越慢。
当流体处于湍流时，流体的质点发生剧烈地分离与混合，所以流体的速度曲线不再是严格的抛物线，湍流程度越剧烈，速度分布曲线顶部的区域越广阔而且平坦，但即使处于湍流时，靠近管壁区域的流体仍然作层流流动，这一层称为层流内层或者层流底层，它虽然很薄，但是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大很多。
雷诺实验模板
热能专业专题实验实验名称：班级：姓名：学号：指导教师:成绩：日期：雷诺实验一、实验目的1．观察流体在不同流动状态时流体质点的运动规律。
2．观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。
Re。
3．测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数c二、实验装置实验装置如图3.1所示。
图3.1 雷诺实验装置1.水箱及潜水泵2.上水管3.溢流管4.电源5.整流栅6.溢流板7.墨盒 8.墨针 9.实验管 10.调节阀 11.接水箱 12.量杯 13.回水管 14.实验桌三、实验原理流体在管道中流动，有两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。
在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H不变。
如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v ，微启红色水阀门，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。
此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。
如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。
如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态为紊流运动。
流体的雷诺数νvd=Re ，根据连续方程：Av Q =，A Qv =。
流量Q 用体积法测出，即在t ∆时间内流入计量水箱中流体的体积V ∆。
t V Q ∆∆=， 42d A π=式中 A ——管路的横截面积；d——管路直径；v ——流体繁荣流速； ν——水的运动粘度。
四、实验步骤1．准备工作。
将水箱充水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，以保持水位高度H 不变。
2．缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。
3．开大出口阀门7，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，再逐渐关小出口阀门7，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量，计算出下临界流速c v。
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。
雷诺实验
雷诺实验
一、实验目的
观察液体在圆管中的流动形态，并测定下临界雷诺数。
二、实验原理
液体在流动时，有两种流态，即层流和紊流，可用雷诺数Re来判断液体流动的流态，其表达式为：
υd
Re＝
ν
式中υ——液体在管中的平均速度（m/s）；
d ——实验管段的内径（m）；
ν——液体运动黏性系数（m2/s）
水的运动黏性系数与温度有关，可由下表查出：
从层流转变成紊流时的Re称为上临界雷诺数Re'k，从紊流转变成层流时的Re称为下临界雷诺数Re k，目前公认的是Re k＝2300。
本实验只测定下临界雷诺数Re k。
三、实验设备
实验所用雷诺实验台如下图：
温度计一只；秒表一个。
四、实验步骤
1. 插上电源插头，打开进水阀门，使水箱进水并保持恒定水位；
2. 开亮灯光，全开实验玻璃管A的阀门B。
微开色液C下的管阀D，使色液流入实验管A。
可看到色液与水流迅速混合，此时液流为紊流流态。
3. 慢慢关闭B，同时观察A中水流状况。
当看到A中色液刚出现一条细的线流时，即为从紊流转变为层流时的下临界状态。
迅速测量流量及水温，记录数据。
4. 再次开大B，使A中成为紊流，重复3，共4～5次。
5. 实验完毕，整理仪器设备，关闭电源灯光、各种阀门，放光水箱中的水。
五、问题讨论
1. 层流、紊流两种水流流态的外观表现是怎样的？
2. 破坏层流的主要物理原因是什么？
实验报告完成日期年月日
指导教师签字。
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
雷诺实验一、实验目的二、实验原理三、实验流程四、实验步骤五、思考题（1）实验步骤（2），观察墨水顶端形状如何，此形状说明什么问题？（2）如果管子是不透明的，不能用直接观察来判断管中流动形态，你认为可用什么办法来判断管中流动形态？（3）有人说可以用流速来判断管中流动形态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否？在什么条件下可以只用流速的数值来判断管中流动形态？六、实验数据记录与整理设备编号：玻璃管内径：水温：水的密度：水的粘度：雷诺实验一、实验目的（1）观察液体层流、湍流两种流动形态及层流时管中流速分布情况，以建立感性认识； （2）确立“层流域和湍流与Re 之间有一定联系”的概念； （3）熟悉雷诺准数的测定与计算。
二、实验原理实际流体有截然不同的两种流动形态存在：层流和湍流。
层流时，流体质点作直线运动且互相平行。
湍流时，流体质点紊乱地向各个方向作无规则运动，但对流体主体仍可看成是向某一规定方向流动。
实验中我们可以看到，当管中流速较小时，从细管中引到水流中心处的墨水成一直线，说明流体质点有规律地沿管轴做直线运动，此时流体流动形态为层流；当流速逐步增大时，将发现墨水线条开始波动，此时为过渡流（并非一种流型）；当流速增大到一定数值时，波动的墨水线条消失，墨水线一经流出随即散开与水完全混合到一起，说明此时流体质点紊乱地向各个方向作无规则运动，但主流体仍向一规定方向流动，此时流动形态为湍流。
实验证明流体的流动特性取决于流体流动的流速，导管的几何尺寸，流体的性质（粘度、密度），各物理参数对流体流动的影响由Re 的数值所决定。
即式中 v ——流速（m/s ）；d ——导管内径（m ）；ρ——流体密度（㎏/m 3）； μ——流体粘度（㎏/s .m 即Pa .s ）。
实验证明：R e ≤2000时为层流；R e ≥4000时为湍流；Re=2000时为层流临界值；Re=4000时为湍流临界值；2000＜Re ＜4000时为过渡流。
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
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0V ，而0V 又与流体的粘性，圆管的直径d 有关。
若要判别流态，就要确定各种情况下的0V 值。
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验研究，得出了无量纲数——雷诺数e R ，以此作为层流与紊流的判别依据，使复杂问题得以简化。
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，一般取之为2000。
当e R <2320时，管中流态为层流，反之，则为湍流。
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。
他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。
二、实验目的要求
1、观察液体流动时的层流和紊流现象。
区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的
条件，加深对雷诺数的理解。
2、测定颜色水在管中的不同状态下的雷诺数，学习园管流态判别准则，进一步掌握层流、
紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。
3、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。
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。
三、实验装置
本实验的装置如图5.1所示。
图5.1 自循环雷诺实验装置图
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。
供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。
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。
有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。
为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。
四、实验原理
在本实验中，当流量由大逐渐变小时，流态由湍流变为层流，对应一个下临界雷诺数，当流量由零逐渐增大时，流态从层流变为湍流，对应一个上临界雷诺数。
在上临界值与下临界值之间，则为不稳定的过渡区域。
由于上雷诺临界数受外界干扰，数值不稳定，而下临界雷诺数值比较稳定，因此一般以下临界雷诺数作为判别流态的标准。
该实验中，水箱的水位稳定，管径、水的密度与粘性系数不变，所以可以用改变管中流速的办法改变雷诺数。
雷诺数的计算公式为
44
e Vd Q
R kQ k d d νπν
πν
=
===
式中，e R ——雷诺数，无因次量
d ——圆管内径
V ——管内平均流速
ν——流体粘度 k ——计算常数 Q ——流体流量
通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。
在层流中，有色液体与水互不混惨，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。
见图5.2
图5.2 流态和对应流动图谱
五、实验方法与步骤
1．测记本实验的有关常数。
2．观察两种流态。
打开开关3使水箱充水至溢流水位，经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内，使颜色水流成一直线。
通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态，然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征，待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。
3．测定下临界雷诺数。
（1）将调节阀打开，使管中呈完全紊流，再逐步关小调节阀使流量减小。
当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态；
（2）待管中出现临界状态时，用体积法或电测法测定流量；
（3）根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值（2320）比较，偏离过大，需重测；
（4）重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次； （5）同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。
注意：
a 、 每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟；
b 、 关小阀门过程中，只许渐小，不许开大；
c 、 随出水流量减小，应适当调小开关（右旋），以减小溢流量引发的扰动。
4．测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数1～2 次。
六、实验成果及要求
1．记录、计算有关常数： 实验装置台号No_______ 管径 =d cm 水温 =t C
运动粘度 =++=
2
000221.00337.0101775.0t
t v s cm /2
计算常数 =K 3
/cm s 2．整理、记录计算表
表5.1
注：颜色水形态指：稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等。
七、实验分析与讨论
☆1．流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速？
2．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据？实测下临界雷诺数为多少？
3．雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数为2320，而目前有些教科书中介绍采用的下临界雷诺数是2000，原因何在？
4．试结合紊动机理实验的观察，分析由层流过渡到紊流的机理何在？
5．分析层流和紊流在运动学特性和动力学特性方面各有何差异？
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流体的流动状态不同，流体的运动学和动力学特性就会不一样。
雷诺实验揭示了圆管中流体的流动状态不仅于管内平均流速有关，同时也于圆管内直径、运动粘度有关。
流动状态指流体的流动是层流流动还是紊流流动或者处于过渡段。
一、层流运动学动力学特征区别：
1、质点有规律地作分层流动，边界条件相同，流动现象（或图谱）会严格再现。
2、断面流速按抛物线分布.
3、运动要素无脉动现象.
4、稳定性：
二、紊流运动学动力学特征区别：
1、质点互相参混作无规则的随机运动.边界条件相同，流动现象不会再现。
2、断面流速按指数规律分布.雷诺数越大，管内流速越均匀。
3、运动要素发生不规则的脉动现象.。