雷諾實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

雷諾實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?！、?shí)際觀察流體流動(dòng)的兩種型態(tài)，加深對(duì)層流和湍流的認(rèn)識(shí)。2、測(cè)定液體（水）在圓管中流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)，——即下臨界雷諾數(shù)，學(xué)會(huì)其測(cè)定的方法。（二）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：圖雷諾儀的結(jié)構(gòu)示意圖1、電測(cè)流量裝置及其計(jì)量水箱2、出水閥門(mén)3、電測(cè)流量?jī)x4、雷諾儀試管5、色液罐

6、實(shí)驗(yàn)桌口7、恒水位水箱8、儲(chǔ)水箱9、水泵10、進(jìn)水閥門(mén)11、集水槽12-放水閥門(mén)實(shí)驗(yàn)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(lái)維持水位恒定。在水箱的下部裝有水平放置的長(zhǎng)直玻璃圓管4（雷諾實(shí)驗(yàn)管），實(shí)驗(yàn)管與水箱相通，恒水位水箱中的水可以過(guò)玻璃實(shí)驗(yàn)管恒定出流，實(shí)驗(yàn)管的另一端裝有出水閥門(mén)2，可用以調(diào)節(jié)出水的流量。閥門(mén)2的下面裝有回水水箱和計(jì)量水箱，計(jì)量水箱里裝有電測(cè)流量裝置1（由浮子、光柵計(jì)量尺和光電傳感器等組成），可以在電測(cè)流量?jī)x3上直接顯示出實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)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(xì)管引流到玻璃實(shí)驗(yàn)管的進(jìn)口處。色液罐下部裝有調(diào)節(jié)小閥門(mén)，可以用來(lái)控制和調(diào)節(jié)色液液流。雷諾儀還設(shè)有儲(chǔ)水箱8，由水泵9向?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)供水，而實(shí)驗(yàn)的回流液體可經(jīng)集水槽11回流到儲(chǔ)水箱中。（三）實(shí)驗(yàn)操作1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備1）關(guān)閉出水閥門(mén)2。2）打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)10后，按下電測(cè)流量?jī)x3上的水泵開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)水泵9，向恒水位水箱放水。3）在水箱接近放滿(mǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)閥門(mén)10，使水箱的水位達(dá)到溢流水平，并保持有一定的溢流。4）適度打開(kāi)出水閥門(mén)2，使實(shí)驗(yàn)管出流，此時(shí)，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否則可再調(diào)節(jié)閥門(mén)10，使其達(dá)到恒水位，應(yīng)一直保持一定量的溢流。（注意：整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都應(yīng)滿(mǎn)足這個(gè)要求）。5）檢查并調(diào)整電測(cè)流量裝置，使其能夠正常工作。6）測(cè)量水溫。2、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察流態(tài)具體操作如下：1）微開(kāi)出水閥門(mén)2，使實(shí)驗(yàn)管中的水流有穩(wěn)定而較小的流速。2）微開(kāi)色液罐下的小閥門(mén)，使色液從細(xì)管中不斷流出，此時(shí)，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(xiàn)向前流動(dòng)，色液呈現(xiàn)一條細(xì)直流線(xiàn)，這說(shuō)明在此流態(tài)下，流體的質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有垂直于主流方向的橫向運(yùn)動(dòng)，有色直線(xiàn)沒(méi)有與周?chē)囊后w混雜，而是層次分明地向前流動(dòng)。此時(shí)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(mén)2，直到看到有色直線(xiàn)為止）3）逐漸緩慢開(kāi)大閥門(mén)2至一定開(kāi)度時(shí)，可以觀察到有色直線(xiàn)開(kāi)始出現(xiàn)脈動(dòng)，但流體質(zhì)點(diǎn)還沒(méi)有達(dá)到相互交換的程度，此時(shí)，即象征為流體動(dòng)狀態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)（上臨界點(diǎn)），當(dāng)時(shí)的流速即為臨界流速。4）繼續(xù)開(kāi)大閥門(mén)2，即會(huì)出現(xiàn)流體質(zhì)點(diǎn)的橫向脈動(dòng)，繼而色線(xiàn)會(huì)被全部擴(kuò)散與水混合此時(shí)的流態(tài)即為湍流。5）此后，如果把閥門(mén)2逐漸關(guān)小，關(guān)小到一定開(kāi)度時(shí)，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(diǎn)）。繼續(xù)關(guān)小閥門(mén)，實(shí)驗(yàn)管中會(huì)再次出現(xiàn)細(xì)直色線(xiàn)，流體流態(tài)又轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?。以上只是認(rèn)識(shí)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)際觀察一些過(guò)程和現(xiàn)象，沒(méi)有具體的測(cè)試內(nèi)容。3、測(cè)定臨界雷諾數(shù)Rek具體操作如下：1）開(kāi)大水閥門(mén)2，并保持細(xì)管中有色液流出，使實(shí)驗(yàn)管中的水流處于湍流狀態(tài)，看不到色液的流線(xiàn)。

2）緩慢地逐漸關(guān)小出水閥門(mén)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)管中的色液流動(dòng)變化情況，當(dāng)閥門(mén)關(guān)小到一定開(kāi)度時(shí)，可看到實(shí)驗(yàn)管中色液出口處開(kāi)始有色脈動(dòng)流線(xiàn)出現(xiàn)，但還沒(méi)有達(dá)到轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯臓顟B(tài)，此時(shí)，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(cè)量出水流的流量，具體步驟如下：i） 關(guān)閉計(jì)量水箱的放水閥門(mén)12；ii） 扳動(dòng)出水閥門(mén)2下面的出水水嘴，使出流的水流入計(jì)量水箱中；iii） 待流入計(jì)量水箱中的水已使電測(cè)流量計(jì)的浮子浮起一定高度時(shí)，即可開(kāi)始計(jì)量。按下電測(cè)流量?jī)x3上的復(fù)位按鈕，流量顯示器即開(kāi)始計(jì)量顯示，顯示出即時(shí)的出流總體積和相應(yīng)的出流時(shí)間。計(jì)量到適當(dāng)時(shí)間后，按下電測(cè)流量?jī)x3上的鎖定按鈕，即停止計(jì)量，并顯示出計(jì)量時(shí)出流流體的總體積V[x10-3m3]和相應(yīng)的出流時(shí)間T。打開(kāi)放水閥門(mén)12，把計(jì)量水箱中的水放回儲(chǔ)水箱，再關(guān)閉閥門(mén)12。按①、②步驟重復(fù)測(cè)量3次。將測(cè)試結(jié)果記入實(shí)驗(yàn)記錄表中。（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和處理1、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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