流体流动雷诺实验

流体流动雷诺实验

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=600mm

外径：Do=30mm

内径：Di=24.2mm

四.实验装置流程和实验方法：

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图-雷诺实验笺置

1-黑水瓶2-针头3-进水阀4-乳胶管5-水箱6-水平玻璃管

7-出口阀门8-温度计9-放气阀10-放水阀11-流量计

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。

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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)。读取流量计的

流量并计算出雷诺准数。

3.流体在圆管内作流体速度分布演示实验

(1)首先将进口阀3打开，关闭出口阀门7。

(2)将红水流量调节夹打开，使红水滴落在不流动

的实验管路

图三、过渡流、湍流流动示意图

(3)突然打开放水阀门10,在实验管路中可以清晰

地看到红水流动所形成的如图四所示速度分布。

图四、流速分布示意图

4.实验结束时的操作

(1)关闭红水流量调节夹，使红水停止流动。

(2)关闭进水阀3,使自来水停止流入水槽。

(3)待实验管道的红色消失时，关闭阀门10。

(4)若日后较长时间不用，请将装置内各处的存水

放净。

五.实验注意事项：

做滞流时，为了使滞流状况能较快地形成，而且能够

保持稳定,第一，水槽的溢流应尽可能的小.因为溢流大

时，上水的流量也大,上水和溢流两者造成的震动都比较

大，影响实验结果。第二,应尽量不要人为地使实验架

产生任何的震动.为减小震动，若条件允许，可对实验架

的底面进行固定。

六.试验结果：