雷諾實驗說明

雷諾實驗（一）實驗?zāi)康?！、實際觀察流體流動的兩種型態(tài)，加深對層流和湍流的認識。2、測定液體（水）在圓管中流動的臨界雷諾數(shù)，——即下臨界雷諾數(shù)，學(xué)會其測定的方法。（二）實驗裝置實驗裝置圖如下：圖雷諾儀的結(jié)構(gòu)示意圖1、電測流量裝置及其計量水箱2、出水閥門3、電測流量儀4、雷諾儀試管5、色液罐

6、實驗桌口7、恒水位水箱8、儲水箱9、水泵10、進水閥門11、集水槽12-放水閥門實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-5所示。恒水位水箱7靠溢流來維持水位恒定。在水箱的下部裝有水平放置的長直玻璃圓管4（雷諾實驗管），實驗管與水箱相通，恒水位水箱中的水可以過玻璃實驗管恒定出流，實驗管的另一端裝有出水閥門2，可用以調(diào)節(jié)出水的流量。閥門2的下面裝有回水水箱和計量水箱，計量水箱里裝有電測流量裝置1（由浮子、光柵計量尺和光電傳感器等組成），可以在電測流量儀3上直接顯示出實驗時的流體流量（數(shù)字顯示出流體出流體積W［立升］和相應(yīng)的出流時間T［秒］）。在恒水位水箱的上部裝有色液罐5,其中的顏色液體可經(jīng)細管引流到玻璃實驗管的進口處。色液罐下部裝有調(diào)節(jié)小閥門，可以用來控制和調(diào)節(jié)色液液流。雷諾儀還設(shè)有儲水箱8，由水泵9向?qū)嶒炏到y(tǒng)供水，而實驗的回流液體可經(jīng)集水槽11回流到儲水箱中。（三）實驗操作1、實驗前的準(zhǔn)備1）關(guān)閉出水閥門2。2）打開進水閥門10后，按下電測流量儀3上的水泵開關(guān)，啟動水泵9，向恒水位水箱放水。3）在水箱接近放滿時，調(diào)節(jié)閥門10，使水箱的水位達到溢流水平，并保持有一定的溢流。4）適度打開出水閥門2，使實驗管出流，此時，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否則可再調(diào)節(jié)閥門10，使其達到恒水位，應(yīng)一直保持一定量的溢流。（注意：整個實驗過程中都應(yīng)滿足這個要求）。5）檢查并調(diào)整電測流量裝置，使其能夠正常工作。6）測量水溫。2、進行實驗，觀察流態(tài)具體操作如下：1）微開出水閥門2，使實驗管中的水流有穩(wěn)定而較小的流速。2）微開色液罐下的小閥門，使色液從細管中不斷流出，此時，可能看管中的色液液流與管中的水流同步在直管中沿軸線向前流動，色液呈現(xiàn)一條細直流線，這說明在此流態(tài)下，流體的質(zhì)點沒有垂直于主流方向的橫向運動，有色直線沒有與周圍的液體混雜，而是層次分明地向前流動。此時的流體即為層流。（若看不到這種現(xiàn)象，可再逐漸關(guān)小閥門2，直到看到有色直線為止）3）逐漸緩慢開大閥門2至一定開度時，可以觀察到有色直線開始出現(xiàn)脈動，但流體質(zhì)點還沒有達到相互交換的程度，此時，即象征為流體動狀態(tài)開始轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)（上臨界點），當(dāng)時的流速即為臨界流速。4）繼續(xù)開大閥門2，即會出現(xiàn)流體質(zhì)點的橫向脈動，繼而色線會被全部擴散與水混合此時的流態(tài)即為湍流。5）此后，如果把閥門2逐漸關(guān)小，關(guān)小到一定開度時，又可以觀察到流體的流態(tài)從湍流轉(zhuǎn)變到層流的臨界狀態(tài)（下臨界點）。繼續(xù)關(guān)小閥門，實驗管中會再次出現(xiàn)細直色線，流體流態(tài)又轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?。以上只是認識性實驗，實際觀察一些過程和現(xiàn)象，沒有具體的測試內(nèi)容。3、測定臨界雷諾數(shù)Rek具體操作如下：1）開大水閥門2，并保持細管中有色液流出，使實驗管中的水流處于湍流狀態(tài)，看不到色液的流線。

2）緩慢地逐漸關(guān)小出水閥門，仔細觀察實驗管中的色液流動變化情況，當(dāng)閥門關(guān)小到一定開度時，可看到實驗管中色液出口處開始有色脈動流線出現(xiàn)，但還沒有達到轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯臓顟B(tài)，此時，即象征為由湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界狀態(tài)。3）在此臨界狀態(tài)下測量出水流的流量，具體步驟如下：i） 關(guān)閉計量水箱的放水閥門12；ii） 扳動出水閥門2下面的出水水嘴，使出流的水流入計量水箱中；iii） 待流入計量水箱中的水已使電測流量計的浮子浮起一定高度時，即可開始計量。按下電測流量儀3上的復(fù)位按鈕，流量顯示器即開始計量顯示，顯示出即時的出流總體積和相應(yīng)的出流時間。計量到適當(dāng)時間后，按下電測流量儀3上的鎖定按鈕，即停止計量，并顯示出計量時出流流體的總體積V[x10-3m3]和相應(yīng)的出流時間T。打開放水閥門12，把計量水箱中的水放回儲水箱，再關(guān)閉閥門12。按①、②步驟重復(fù)測量3次。將測試結(jié)果記入實驗記錄表中。（四）實驗數(shù)據(jù)計算和處理1、實驗記錄表次數(shù)VTVs臨界流速臨界雷諾數(shù)附注1(x10-3m3)(s)(m3/s)uK(m/s)實驗管內(nèi)徑：2ZVD= mm3水溫：°C式中V2式中VRe—kv(4-1)VsVsm/s(4-2)k A兀d