實驗二 雷諾實驗

實驗一雷諾實驗一、 實驗目的1、 建立對層流（滯流）和湍流兩種流動類型的直觀感性認識。2、 觀測雷諾數(shù)與流體流動類型的相互關系。（選做）3、 觀察層流中流體質點的速度分布。二、 實驗原理流體的流動類型與雷諾數(shù)的關系。雷諾（Reynolds）用實驗方法研究流體流動時，發(fā)現(xiàn)影響流動類型的因素除流速外，還有管徑（或當量管徑）d，流體的密度p及粘度p，由此四個物理量組成的無因次數(shù)群Re的值是判定流體流動類型的一個標準。實驗證明，流體在直管中流動，ReW2000時為層流，ReN4000時為湍流，2000<Re<4000時為過渡區(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來看，對同一個儀器d為定值，故u僅為流量的函數(shù)。對于流體水來說,p、g幾乎僅為流量的函數(shù)。因此確定了溫度及流量，即可計算出雷諾數(shù)。一、4注意：雷諾實驗要求減少外界干擾，嚴格要求時應在有避免震動設施的房間內(nèi)進行。如果條件不具備，演示實驗也可以在一般房間內(nèi)進行。因為外界干擾及管子粗細不均勻等原因，層流的雷諾數(shù)上界達不到2000，只能達到1600左右。層流時紅墨水成一線流下，不與水相混。湍流時紅墨水與水混旋，分不出界限。三、 實驗裝置實驗裝置如圖1-1所示。圖1T雷諾實驗裝直墨水瓶『針頭3-進水閥4-乳膠管水箱6-水平玻璃管卜出口閥門8-溫度計4放氣閥10-fc水閥11-StM計圖中大槽為高位水槽，槽中之水由自來水供給，多余之水由溢流管排出。實驗時水由高位水槽進入玻璃管，經(jīng)轉子流量計后排出。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的型態(tài)。實驗管道有效長度：L=600mm外徑：Do=30mm內(nèi)徑：D.=24.2mm1四、實驗步驟1、實驗前的準備工作（1） 實驗前應仔細調(diào)整示蹤劑注入管的位置，使之處于實驗管道的中心線上。（2） 向紅水儲瓶中加入用水稀釋過的紅墨水。（3） 關閉流量調(diào)節(jié)閥10、7、9,打開進水閥，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，排除實驗管中的氣體，使紅水全部充滿細管道中。（5） 實驗前先對轉子流量計進行標定，做好流量標定曲線。（選做）（6） 用溫度計測定水溫。2、雷諾實驗過程（1）調(diào)節(jié)進水閥，維持盡可能小的溢流量。輕輕打開流量調(diào)節(jié)閥，讓水緩慢流過實驗管道。（2）緩慢打開紅水流量調(diào)節(jié)夾，觀察當前水流量下實驗管內(nèi)水的流動情況（層流流動如圖1-2所示），讀取流量計的流量并計算出雷諾準數(shù)。因進水和溢流造成的震動，有時會使實驗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，為此，可突然暫時關閉進水閥，過一會兒后即可看到實驗管道中出現(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驗管道中的水流量，觀測實驗管內(nèi)水的流動情況（過渡流、湍流流動如圖1-3所示），讀取流量計的流量，并計算雷諾準數(shù)。圖層流流動不意圖圖圖層流流動不意圖圖1-3過渡流、湍流流動示意圖3、流體在圓管內(nèi)流體作流體速度分布演示實驗（1） 打開進口閥，關閉出口閥。（2） 打開紅水流量調(diào)節(jié)夾，使紅水滴落在不流動的實驗管路中。（3） 突然打開放水閥門，觀測管路中紅水流動所形成的速度分布（如圖1-4所示）。圖流速分布示意圖層流時，由于流體與管壁間的摩擦力及流體內(nèi)摩擦力的作用，管中心處流體質點速度最大，愈靠近管壁速度愈小。因此，靜止時處于同一橫截面的流體質點，開始層流流動后，由于速度不同，組成了旋轉拋物面（即由拋物線繞其對稱軸旋轉形成的曲面）。4、實驗結束時的操作（1） 關閉紅水流量調(diào)節(jié)夾。（2） 關閉進水閥。（3） 實驗管道中紅水消失后，關閉放水閥。（4） 放凈各處存水。五、 實驗注意事項1、 注意調(diào)節(jié)針頭位置，使針頭位于管軸線上為佳，紅墨水注射速度應與主體流體流速相近（略低些為宜）。因此隨著流速增大，應細心調(diào)節(jié)紅墨水注射速度。2、 開自來水進水閥時，要控制在保持少量溢流即可，不可過大，以免水箱液面劇烈波動而影響測試數(shù)據(jù)。應盡量不要人為地使實驗架產(chǎn)生震動。3、 實驗完畢后，將管道中的有色液體排空，并沖洗干凈。六、 數(shù)據(jù)整理設備標號；管子內(nèi)徑 ；水溫°C。雷諾實驗裝置序號流量流量流速(m/s)雷諾準數(shù)Re觀察現(xiàn)象流型(L/h)(m3/s)1234567七、思考題