雷诺实验实验指导书

PAGE3-雷诺实验仪实验指导书深圳大学土木工程学院2011.05雷诺实验仪（LNY—02）实验指导书一、实验目的1、实际观察流体的两种型态，加深对层流和紊流的认识。 2、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数—即下临界雷诺数，学会其测定的方法。二、实验装置实验装置的结构示意图如图1所示。恒水位水箱靠溢流来维持不变的水位。在水箱的下部装有水平放置的雷诺试验管，实验管与水箱相通，恒水位水箱中的水可以经过实验管恒定出流，实验管的另一端装有出水阀门，可用以调节出水的流量。阀门的下面装有回水水箱，在恒水位水的上部装有色液罐，其中的颜色液体可经细管引流到实验管的进口处。色液罐的下部装有调节小阀门，可以用来控制和调节色液液流。雷诺仪还设有储水箱，有水泵向实验系统供水，而实验的回流液体可经集水管回流到储水箱中。三、实验操作1、实验前的准备（1）打开进水阀门后，启动水泵，向恒水位水箱加水。（2）在水箱接近放满时，调节阀门，使水箱的水位达到溢流水平，并保持有一定的溢流。（3）适度打开出水阀门，使实验管出流，此时，恒水位水箱仍要求保持恒水位，否则，可再调节阀门，使其达到恒水位，应一直保持有一定的溢流。（注意：整个实验过程中都应满足这个要求）。（4）检查并调整电测流量装置，使其能够正常工作。（5）测量水温。2、进行实验，观察流态具体操作如下：（1）微开出水阀门，使实验管中水流有稳定而较小的流速。（2）微开色液罐下的小阀门，使色液从细管中不断流出，此时，可能看到管中的色液液流与管中的水流同步在直管中沿轴线向前流动，色液呈现一条细直流线，这说明在此流态下，流体的质点没有垂直于主流的横向运动，有色直线没有与周围的液体混杂，而是层次分明的向前流动。此时的流体即为层流。（若看不到这种现象，可再逐渐关小阀门，直到看到有色直线为止）。（3）逐渐缓慢开大阀门至一定开度时，可以观察到有色直线开始出现脉动，但流体质点还没有达到相互交换的程度，此时，即象征为流体流动状态开始转换的临界状态（上临界点），当时的流速即为临界流速。（4）继续开大阀门，即会出现流体质点的横向脉动，继而色线会被全部扩散与水混合，此时的流态即为紊流。（5）此后，如果把阀门逐渐关小，关小到一定开度时，有可以观察到流体的流态从紊流转变到层流的临界状态（下临界点）。继续关小阀门，试验管中会再次出现细直色线，流体流态转变为层流。3、测定临界雷诺数Rek具体操作如下：（1）开大水阀门，并保持细管中有色液流出，使实验管中的水流处于紊流状态，看不到色液的流线。（2）缓慢地逐渐关小出水阀门，仔细观察试验管中的色液流动变化情况，当阀门关小到一定开度时，可看到试验管中色液出口处开始有有色脉动流线出现，但还没有达到转变为层流的状态，此时，即象征为稳流装变为层流的临界状态。（3）在此临界状态下测量出水流的流量，具体步骤如下：1、关闭计量水箱的出水阀门；2、扳动出水阀门下面的出水水咀，使出流的水流入计量水箱中；3、待水流入计量水箱中的水时（并关闭计量水箱的回水阀），即可开始计量。（1）打开放水阀门，把计量水箱中的水放回储水箱，再关闭阀门。（2）按（1）、（2）步骤重复测量3次。（3）将测试结果记入实验记录表中。【注】本实验台Ⅱ型加装电测流量装置。四、实验数据计算和处理1、实验记录表次数WtQ临界流速临界雷诺数附注1（ml）(s)(m³/s)Vk(m/s)Rek实验管内径d=㎜水温：℃232、实验数据计算V—水运动粘度（根据实验水温，从水的粘温曲线上查得）A—试验管内横截面积[㎡]五、实验分析与讨论1．流态判据为何采用无量纲参数，而不采用临界流速？2．为何认为上临界雷诺数无实际意义，而采用下临界雷诺数作为层流与紊流的判据?实测下临界雷诺数为多少?3．雷诺实验得出的圆管流动下临界雷诺数为2300，而目前有些教科