雷诺实验

实验三雷诺实验一、实验目的1.测定不同流速下水的临界雷诺数。2.观察层流和湍流时水的流动状态。3.观察层流时的速度分布。二、实验装置本实验主要由下列部件组成（详见图）高位槽。内有缓冲器，对进水起缓冲作用，并装有溢流管，保证实验在稳定液面下进行。玻璃管。观察流体流动时的状态。转子流量计。测量管内的流量大小，流量大小由阀A调节。墨水瓶。内装有色液体，墨水流量由墨水针阀B调节，此处还有温度计等。图3-1雷诺实验装置图1—墨水瓶；2—进水管；3—缓冲器；4—溢流管；5—高位槽；6—玻璃管；7—墨水针阀；8—流量调节阀；9—转子流量计245167839三、实验原理许多实验证明，流体的流动特性取决于流体的流动速度u、流体的粘度μ、流体的密度ρ及流体流经的管道直径d。这四个因素可用雷诺数表示为：dupRe式中：u—流体的流动速度，m/s；d—导管的直径，m；—流体的密度，kg/m3；—流体的粘度，Ns/m2。层流时，（Re≤2000~2300），流体质点作直线运动，且相互平行。可以看到，从细管流入低速水流中的有色液体，在管内沿着轴线方向成一条轮廓清晰的细直线平稳地流过整根玻璃管，完全不和低速流动的水相混合。当调节阀门A，使水流速度逐渐增大到一定数值，呈直线流动的有色细流便开始出现波动而成波浪式的细流；如再增加水的流速，有色细流的波动加剧，甚至细流呈现断裂。当水的流速增加到某一临界值时，有色水流出细管后，很快地与清水完全混合在一起，使整个玻璃管中的水呈现均匀的颜色，此时即达到湍流。Re＞3000。处于层流和湍流中间的为过渡流。四、实验步骤1.熟悉设备装置及使用方法。2.打开水阀，使水进入高位槽，并使液面保持恒定。3.开启流量调节阀A，使水缓缓流经玻璃管，开始时流速宜小，数值由转子流量计读出。4.开启墨水流量调节针阀B，使有色液体自细管流出。5.逐渐将阀门A开大，观察有色水流线状态（平行的、开始波动、混乱状态），记录各状态下转子流量计的读数，并把水温记录下来。6.层流速度分布表演，在玻璃管的水静止状态下加入墨水，让墨水将注入针附近约2~3cm的水层染上颜色，然后停加墨水，打开阀门A，让水保持在层流流量下流动，这时就可以看到被染色的水呈抛物线分布。五、数据整理实验中流量从小到大，然后再从大到小，实验结果和观察现象记录于下表。d=m；ρ=kg/m3；μ=Ns/m2序号流量计读数和u雷诺数dupRe墨水线的形状升/时m/s123456789101112