雷諾演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)093858張亞輝17.1雷諾實(shí)驗(yàn)17.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 觀察流體在管內(nèi)流動(dòng)的兩種不同型態(tài)。（2） 確定臨界雷諾數(shù)。2基本原理流體流動(dòng)有兩種不同型態(tài)，即滯流（層流）和湍流（絮流），流體作滯流流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作平行于管軸的直線運(yùn)動(dòng)，湍流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)在沿管軸流動(dòng)的同時(shí)還作雜亂無(wú)章的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。雷諾準(zhǔn)數(shù)是判斷流動(dòng)型態(tài)的準(zhǔn)數(shù)。若流體在圓管內(nèi)流動(dòng)，則雷諾準(zhǔn)數(shù)可用下式表示：Re二如式中d 管子內(nèi)徑，m；u 流速，m/s；p 流體密度，kg/m3；|J 流體黏度，Pa?s。—般認(rèn)為，Re<2000時(shí)，流動(dòng)型態(tài)為滯流；Re>4000時(shí)，流動(dòng)為湍流。Re在兩者之間，有時(shí)為滯流，有時(shí)為湍流，流型不穩(wěn)，和環(huán)境條件有關(guān)。一定溫度的流體在特定的圓管內(nèi)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅與流速有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)是改變水在管內(nèi)的速度，觀察在不同雷諾數(shù)下流體流型的變化。17.1.3實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備描述實(shí)驗(yàn)裝置如圖17-1所示。主要設(shè)備及儀表（1）水箱1一水箱：2—玻璃試驗(yàn)管：3—頷色水樞：4一細(xì)縫流呈計(jì)：5—進(jìn)水槽；6—進(jìn)水閥：7—,'HI丨閥:8—排水閥;9—顏色水旋塞：10—iAA度計(jì)：1I—細(xì)鋼針頭：12湖流II；13—排水旋病圖17-1 雷諾實(shí)驗(yàn)裝黃|冬］前后兩面裝有玻璃，可供觀察。其尺寸為：長(zhǎng)2m；寬0.45m；高0.6m。（2） 玻璃試驗(yàn)管管子內(nèi)徑：直徑為27mm；全長(zhǎng)為1.8m；其中擴(kuò)大口長(zhǎng)度為300mm；最大口徑為120mm。（3） 細(xì)縫流量計(jì)玻璃罩內(nèi)裝有細(xì)縫流量計(jì)，它由管徑為25mm的紫銅管制成，銅管內(nèi)細(xì)縫寬度為2.5mm,刻度0?210mm：玻璃罩高230mm,內(nèi)徑為142mm,壁厚為5mm,附有細(xì)縫刻度與流速關(guān)系的校驗(yàn)曲線圖。本實(shí)驗(yàn)裝置中水箱安置于水泥平臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免一切震動(dòng)影響，方能獲得較為滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。水通過(guò)進(jìn)水閥6不斷加人，為了保持水位恒定和避免波動(dòng)，水由進(jìn)口管先流人進(jìn)水槽5,而后溢流而出，其中，多余的水經(jīng)水箱的溢流口泄人下水道中。玻璃試驗(yàn)管2呈水平位置浸沒(méi)于水箱內(nèi)，水由擴(kuò)大口進(jìn)人玻璃管，經(jīng)出口閥7流人細(xì)縫流量計(jì)4計(jì)量，然后泄人下水道。流速由出口閥調(diào)節(jié)。玻璃瓶3內(nèi)裝有紅顏色水，它借助于本身的位頭經(jīng)裝在玻璃管中心細(xì)鋼針頭11注人玻璃管內(nèi)，由此可觀察水在玻璃管中流動(dòng)的狀態(tài)。4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)水溫t=14°C,d二25mm,橫截面積0.4909xl0~3m2,粘度1.1709xl0~3PaS,流量10-3m3/s流速m/sRe現(xiàn)象10.011110.0226482.5直線20.016670.0339723.8直線30.022220.0453967.1直線40.027780.05661208.4直線50.033330.06791449.7直線60.044440.09051932.2直線微動(dòng)70.050.1022177.7細(xì)線擾動(dòng)成波狀前進(jìn)80.055550.1132412.5細(xì)線螺旋前進(jìn)90.061110.1242647.4出現(xiàn)弱斷裂、漩渦、混合100.077780.1583373.3出現(xiàn)強(qiáng)斷裂、漩渦、混合110.095830.1954163.3斷裂、混合、逐漸消失120.11110.22634831.5混合130.11890.2425166.7完全混合140.10670.2174632.9斷裂、混合、逐漸消失150.09670.1974205.9斷裂、漩渦、混合160.065550.1332839.5螺旋前進(jìn)連成線170.050550.1032199.1直線微動(dòng)180.038890.0791686.7成一直線直線微動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)出現(xiàn)在1932.2和2199.1,平均值為2065.7.斷裂、漩渦、混合時(shí)的雷諾數(shù)在3373.3.3和4205.9,平均值為4184.6.則可認(rèn)為，Re〈2065.7時(shí),流動(dòng)型態(tài)為滯流；Re>3789.6時(shí),流動(dòng)為湍流。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，上臨界雷諾數(shù)實(shí)測(cè)值在3000?5000范圍內(nèi)，與操作快慢，水箱的紊動(dòng)度，外界干擾等密切相關(guān)。有關(guān)學(xué)者做了大量實(shí)驗(yàn)，有的得12000,有的得20000,有的其至得40000。實(shí)際水流中，干擾總是存在的，故上臨界雷諾數(shù)為不定值，無(wú)實(shí)際意義。只有下臨界雷諾數(shù)才可以作為判別流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。凡水流的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù)者必為層流。下臨界雷諾數(shù)也并非與干擾絕對(duì)無(wú)關(guān)。雷諾實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境的干擾極小，實(shí)驗(yàn)前水箱中的水體經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定情況下，經(jīng)反復(fù)多次細(xì)心量測(cè)才得出的。而后人的