雷諾試驗(yàn)及其數(shù)據(jù)處理

1、雷諾實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?. 觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉(zhuǎn)很特征；2. 測(cè)定臨界雷諾數(shù)，掌握?qǐng)A管流態(tài)判別準(zhǔn)則；3 .學(xué)習(xí)古典流體力學(xué)中應(yīng)用無(wú)量綱參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的方法，并了解其實(shí)用意義。二、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：；a自循環(huán)雷諾實(shí)驗(yàn)裝置圖1自循環(huán)供水器2實(shí)驗(yàn)臺(tái)3可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器4恒壓水箱5有色水水管6穩(wěn)水隔板7溢流板 8實(shí)驗(yàn)管道9實(shí)驗(yàn)流量調(diào)節(jié)閥供水流量由無(wú)級(jí)調(diào)速器調(diào)控使包壓水箱 4始終保持微溢流的程度，以提高 進(jìn)口前水體穩(wěn)定度。本包壓水箱還設(shè)有多道穩(wěn)水隔板，可使穩(wěn)水時(shí)間縮短到35分鐘。有色水經(jīng)有色水水管5注入實(shí)驗(yàn)管道8,可據(jù)有色水散開與否判別流態(tài)。 為防止自循環(huán)水污染，有色指示水采用自行消色

2、的專用色水。三、實(shí)驗(yàn)原理流體在管道中流動(dòng)存在兩種流動(dòng)狀態(tài)，即層流與湍流。從層流過渡到湍流 狀態(tài)稱為流動(dòng)的轉(zhuǎn)很,管中流態(tài)取決丁雷諾數(shù)的大小，原因在丁雷諾數(shù)具有十分 明確的物理意義即慣性力與粘性力之比。當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，管中為層流，當(dāng)雷諾數(shù)較大時(shí)，管中為湍流。轉(zhuǎn)很所對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù)。 由丁實(shí)驗(yàn)過程中 水箱中的水位穩(wěn)定，管徑、水的密度與粘性系數(shù)不變，因此可用改變管中流速的 辦法改變$諾數(shù)。雷諾數(shù)氏=四=竺=心 ； K=M 、 二d ,四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1. 測(cè)記實(shí)驗(yàn)的有關(guān)常數(shù)。2. 觀察兩種流態(tài)。打開開關(guān)3使水箱充水至溢流水位。經(jīng)穩(wěn)定后，微微開啟調(diào)節(jié)閥 9,并 注入顏色水丁實(shí)驗(yàn)管內(nèi)使顏色水流

3、成一直線。 通過顏色水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)觀察管內(nèi)水 流的層流流態(tài)。然后逐步開大調(diào)節(jié)閥，通過顏色水直線的變化觀察層流轉(zhuǎn)變到紊 流的水力特征。待管中出現(xiàn)完全紊流后，再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥，觀察由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)?層流的水力特征。3. 測(cè)定下臨界$諾數(shù)。 將調(diào)節(jié)閥打開，使管中呈完全紊流。再逐步關(guān)小調(diào)節(jié)閥使流量減小。4當(dāng)流量調(diào)節(jié)到使顏色水在全管剛呈現(xiàn)出一穩(wěn)定直線時(shí)，即為下臨界狀態(tài); 待管中出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，用重量法測(cè)定流量； 根據(jù)所測(cè)流量計(jì)算下臨界$諾數(shù)，并與公認(rèn)值(2320)比較。偏離過大,需重測(cè)； 重新打開調(diào)節(jié)閥，使其形成完全紊流，按照上述步驟重復(fù)測(cè)量不少 于三次； 同時(shí)用水箱中的溫度計(jì)測(cè)記水溫，從而求得水的運(yùn)動(dòng)粘度。

4、注意：a、每調(diào)節(jié)閥門一次，均需等待穩(wěn)定幾分鐘；b、關(guān)小閥門過程中，只許漸小，不許開大；c、隨出水流量減小，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小開關(guān)(右旋)，以減小溢流量引發(fā)的擾 動(dòng)。雷諾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理溫度T/ C次數(shù)流出水的體積V/mL時(shí)間t/s/m3.s 1平均流量VS/m3.s -1粘度從/Pa.s密度p/kg.m -3流速層流211150.0200.00000750.0000077310.000981997.99102157.5200.0000078753200.0250.0000084192.0250.000007685190.0250.0000076過渡 態(tài)1760.0200.0000380.00003530

5、2750.0200.00003753760.0200.0000384785.0250.00003145790.0250.0000316湍流10.00006670*4.測(cè)定上臨界$諾數(shù)逐漸開啟調(diào)節(jié)閥，使管中水流由層流過渡到紊流，當(dāng)色水線剛開始散開 時(shí)，即為上臨界狀態(tài)，測(cè)定上臨界雷諾數(shù) l 一 2次。5.收拾實(shí)驗(yàn)臺(tái)，整理數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)裝置。2. 記錄、計(jì)算有關(guān)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)號(hào)No： 管徑(cm ) d =1.37cm水溫（C t =16運(yùn)動(dòng)粘度 （cm2/s）v = 0.01775 = 0.011231 0.0337t 0.000221t2計(jì)算常數(shù)（s/cm3）K =83.5543. 整理、記錄計(jì)算表并實(shí)測(cè)臨界$諾數(shù)。注：顏色水形態(tài)指穩(wěn)定直線，穩(wěn)定略彎曲，直線擺動(dòng)，直線抖動(dòng)，斷續(xù)，完全散開等。六、實(shí)驗(yàn)分析與討論1 .流態(tài)判據(jù)為何采用無(wú)量綱參數(shù)，而不采用臨界流速？因?yàn)榱鲬B(tài)不僅與流速有關(guān)還和特征尺寸、密度粘性系數(shù)有關(guān)2. 為何認(rèn)為上臨界$諾數(shù)無(wú)實(shí)際意義，而采用下臨界$諾數(shù)作為層流與湍 流的判據(jù)？實(shí)測(cè)下臨界雷諾數(shù)為多少？上臨界雷諾數(shù)不穩(wěn)定，變化范圍大1200040000,下臨界雷諾數(shù)比較穩(wěn)定 ，約為2320。工 程中一般采用2320做為層流、紊流的分界3. 雷諾實(shí)驗(yàn)得出的圓管流動(dòng)