雷诺实验实验报告范例.pdf

雷诺实验 一． 实验的目的和要求： 1. 观察层流，湍流的流态及其转换过程； 2. 测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别方法； 3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流态判别准数。 二． 实验装置说明与操作方法 供水流量由无极调速器调控， 使恒压水箱始终保持微溢流的状态， 以提高进口前水体的 稳定度。 本恒压水箱设有多道稳水隔板， 可使稳水时间缩短到 3 到 5 分钟。 有色水注入到实 验管道， 可根据有色水散开与否判别流态。 为防止自循环水污染， 有色水采用自行消色的专 用色水。实验流量可由尾阀调节。 三． 实验原理 1883 年，雷诺（ Osborne Reynolds ）采用类似于本实验的实验装置，观察到液流中存在 着层流和湍流两种流态： 流速较小时， 水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动， 流层间没 有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的直线运动， 流层间质点掺混， 这种流态称为湍流。 雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速 v 。 v 。与流体的粘性，圆管的直径 d 有关。若要判别流态，就要确定各种情况下的 v 。值，需 要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究， 工作量巨大。 雷诺实验的 贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据 雷 诺数 Re,使问题得以简化。量纲分析如下： 因 vc f (v ,d ) 根据量纲分析法有： 1 2 vc kc d 其中 kc 是量纲为一的数，写成量纲关系为： 1 2 1 2 1 LT L T L 由量纲和谐原理，得 1 1, 2 1 。 即 v d vc kc 或 kc c d 雷诺实验完成了管流的流态从湍流过度到层流是的临界值 kc 值的测定，以及是否为常数的 vd 验证，结果表明 k 值为常数。于是，量纲为一的数 便成了适合于任何管径，任何牛 c vd 顿流体的流态由湍流转变为层流的判据。由于雷诺的贡献， 定名为雷诺数 Re。于是 有 vd 4 qV Re KqV d 式中， v 流体速度； 流体的运动粘度； （书中用 表示，很近似于流体速度，故用此表示） d 圆管直径； qV 圆管内过流流量； 4 K 计算常数， K d 1 当流量由大逐渐变小，流态由湍流变为层流，对应一个下临界雷诺数 Re ，当流量由