實(shí)驗(yàn)二 雷諾實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一雷諾實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 建立對(duì)層流（滯流）和湍流兩種流動(dòng)類型的直觀感性認(rèn)識(shí)。2、 觀測(cè)雷諾數(shù)與流體流動(dòng)類型的相互關(guān)系。（選做）3、 觀察層流中流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布。二、 實(shí)驗(yàn)原理流體的流動(dòng)類型與雷諾數(shù)的關(guān)系。雷諾（Reynolds）用實(shí)驗(yàn)方法研究流體流動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)影響流動(dòng)類型的因素除流速外，還有管徑（或當(dāng)量管徑）d，流體的密度p及粘度p，由此四個(gè)物理量組成的無(wú)因次數(shù)群Re的值是判定流體流動(dòng)類型的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)證明，流體在直管中流動(dòng)，ReW2000時(shí)為層流，ReN4000時(shí)為湍流，2000<Re<4000時(shí)為過(guò)渡區(qū)，在此區(qū)間流型可能表現(xiàn)為層流，也可能表現(xiàn)為湍流。從雷諾數(shù)的定義式Re=dup/g來(lái)看，對(duì)同一個(gè)儀器d為定值，故u僅為流量的函數(shù)。對(duì)于流體水來(lái)說(shuō),p、g幾乎僅為流量的函數(shù)。因此確定了溫度及流量，即可計(jì)算出雷諾數(shù)。一、4注意：雷諾實(shí)驗(yàn)要求減少外界干擾，嚴(yán)格要求時(shí)應(yīng)在有避免震動(dòng)設(shè)施的房間內(nèi)進(jìn)行。如果條件不具備，演示實(shí)驗(yàn)也可以在一般房間內(nèi)進(jìn)行。因?yàn)橥饨绺蓴_及管子粗細(xì)不均勻等原因，層流的雷諾數(shù)上界達(dá)不到2000，只能達(dá)到1600左右。層流時(shí)紅墨水成一線流下，不與水相混。湍流時(shí)紅墨水與水混旋，分不出界限。三、 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示。圖1T雷諾實(shí)驗(yàn)裝直墨水瓶『針頭3-進(jìn)水閥4-乳膠管水箱6-水平玻璃管卜出口閥門8-溫度計(jì)4放氣閥10-fc水閥11-StM計(jì)圖中大槽為高位水槽，槽中之水由自來(lái)水供給，多余之水由溢流管排出。實(shí)驗(yàn)時(shí)水由高位水槽進(jìn)入玻璃管，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)后排出。墨水由高位墨水瓶提供，經(jīng)調(diào)節(jié)閥流入玻璃管，

在玻璃管中觀察流體流動(dòng)的型態(tài)。實(shí)驗(yàn)管道有效長(zhǎng)度：L=600mm外徑：Do=30mm內(nèi)徑：D.=24.2mm1四、實(shí)驗(yàn)步驟1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作（1） 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)調(diào)整示蹤劑注入管的位置，使之處于實(shí)驗(yàn)管道的中心線上。（2） 向紅水儲(chǔ)瓶中加入用水稀釋過(guò)的紅墨水。（3） 關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥10、7、9,打開進(jìn)水閥，使水充滿水槽并有一定的溢流，以保證水槽內(nèi)液位恒定。（4） 輕輕打開放水閥門，排除實(shí)驗(yàn)管中的氣體，使紅水全部充滿細(xì)管道中。（5） 實(shí)驗(yàn)前先對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，做好流量標(biāo)定曲線。（選做）（6） 用溫度計(jì)測(cè)定水溫。2、雷諾實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）調(diào)節(jié)進(jìn)水閥，維持盡可能小的溢流量。輕輕打開流量調(diào)節(jié)閥，讓水緩慢流過(guò)實(shí)驗(yàn)管道。（2）緩慢打開紅水流量調(diào)節(jié)夾，觀察當(dāng)前水流量下實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水的流動(dòng)情況（層流流動(dòng)如圖1-2所示），讀取流量計(jì)的流量并計(jì)算出雷諾準(zhǔn)數(shù)。因進(jìn)水和溢流造成的震動(dòng)，有時(shí)會(huì)使實(shí)驗(yàn)管道中的紅水流束偏離管的中心線，或發(fā)生不同程度的左右擺動(dòng)，為此，可突然暫時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥，過(guò)一會(huì)兒后即可看到實(shí)驗(yàn)管道中出現(xiàn)的與管中心線重合的紅色直線。（3）逐步增大進(jìn)水閥和出水閥開度，在維持盡可能小的溢流量的情況下提高實(shí)驗(yàn)管道中的水流量，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)管內(nèi)水的流動(dòng)情況（過(guò)渡流、湍流流動(dòng)如圖1-3所示），讀取流量計(jì)的流量，并計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)。圖層流流動(dòng)不意圖圖圖層流流動(dòng)不意圖圖1-3過(guò)渡流、湍流流動(dòng)示意圖3、流體在圓管內(nèi)流體作流體速度分布演示實(shí)驗(yàn)（1） 打開進(jìn)口閥，關(guān)閉出口閥。（2） 打開紅水流量調(diào)節(jié)夾，使紅水滴落在不流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)管路中。（3） 突然打開放水閥門，觀測(cè)管路中紅水流動(dòng)所形成的速度分布（如圖1-4所示）。圖流速分布示意圖層流時(shí)，由于流體與管壁間的摩擦力及流體內(nèi)摩擦力的作用，管中心處流體質(zhì)點(diǎn)速度最大，愈靠近管壁速度愈小。因此，靜止時(shí)處于同一橫截面的流體質(zhì)點(diǎn)，開始層流流動(dòng)后，由于速度不同，組成了旋轉(zhuǎn)拋物面（即由拋物線繞其對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)形成的曲面）。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的操作（1） 關(guān)閉紅水流量調(diào)節(jié)夾。（2） 關(guān)閉進(jìn)水閥。（3） 實(shí)驗(yàn)管道中紅水消失后，關(guān)閉放水閥。（4） 放凈各處存水。五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、 注意調(diào)節(jié)針頭位置，使針頭位于管軸線上為佳，紅墨水注射速度應(yīng)與主體流體流速相近（略低些為宜）。因此隨著流速增大，應(yīng)細(xì)心調(diào)節(jié)紅墨水注射速度。2、 開自來(lái)水進(jìn)水閥時(shí)，要控制在保持少量溢流即可，不可過(guò)大，以免水箱液面劇烈波動(dòng)而影響測(cè)試數(shù)據(jù)。應(yīng)盡量不要人為地使實(shí)驗(yàn)架產(chǎn)生震動(dòng)。3、 實(shí)驗(yàn)完畢后，將管道中的有色液體排空，并沖洗干凈。六、 數(shù)據(jù)整理設(shè)備標(biāo)號(hào)；管子內(nèi)徑 ；水溫°C。雷諾實(shí)驗(yàn)裝置序號(hào)流量流量流速(m/s)雷諾準(zhǔn)數(shù)Re觀察現(xiàn)象流型(L/h)(m3/s)1234567七、思考題