雷诺实验及其数据处理.doc

雷诺实验 一、实验目的要求 1．观察层流、紊流的流态及其转捩特征； 2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则； 3．学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。 二、实验装置 实验装置如下图所示： 自循环雷诺实验装置图 1 自循环供水器 2 实验台 3 可控硅无级调速器 4 恒压水箱 5 有色水水管 6 稳水隔板 7 溢流板 8 实验管道 9 实验流量调节阀 供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3～5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。 三、实验原理 流体在管道中流动存在两种流动状态，即层流与湍流。从层流过渡到湍流状态称为流动的转捩，管中流态取决于雷诺数的大小，原因在于雷诺数具有十分明确的物理意义即惯性力与粘性力之比。当雷诺数较小时，管中为层流，当雷诺数较大时，管中为湍流。转捩所对应的雷诺数称为临界雷诺数。由于实验过程中水箱中的水位稳定，管径、水的密度与粘性系数不变，因此可用改变管中流速的办法改变雷诺数。 雷诺数 ； K= 四、实验方法与步骤 1．测记实验的有关常数。 2．观察两种流态。 打开开关3使水箱充水至溢流水位。经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态。然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征。待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。 3．测定下临界雷诺数。 ① 将调节阀打开，使管中呈完全紊流。再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态； ② 待管中出现临界状态时，用重量法测定流量； ③ 根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较。偏离过大，需重测； ④ 重新打开调节阀，使其形成完全紊流，按照上述步骤重复测量不少于三次； ⑤ 同时用水箱中的温度计测记水温，从而求得水的运动粘度。 注意： a、每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟； b、关小阀门过程中，只许渐小，不许开大； c、随出水流量减小，应适当调小开关(右旋)，以减小溢流量引发的扰动。 雷诺实验数据及处理 温度T/℃ 次数 流出水的体积V/mL 时间t/s 流量/m3.s-1 平均流量Vs/m3.s-1 粘度μ/Pa.s 密度ρ/kg.m-3 流速u/m.s-1 临界雷诺数Re 实验现象及流型 层流 21 1 150.0 20 0.0000075 0.000007731 0.000981 997.991 0.024608538 500.6952 红色细流呈直线状 2 157.5 20 0.000007875 3 200.0 25 0.000008 4 192.0 25 0 5 190.0 25 0.0000076 过渡态 1 760.0 20 0.000038 0.0000353 0.112363392 2286.191 直线状红色细流开始波动，层流开始转变 2 750.0 20 0.0000375 3 760.0 20 0.000038 4 785.0 25 0.0000314 5 790.0 25 0.0000316 湍流 1 　 0.0000667 0.212312698 4319.799 红色细流呈烟雾状，流型开始转变为湍流 *4．测定上临界雷诺数。 逐渐开启调节阀，使管中水流由层流过渡到紊流，当色水线刚开始散开时，即为上临界状态，测定上临界雷诺数l一2次。 5．收拾实验台，整理数据。 五、实验报告要求 1． 简要写出