实验一雷诺演示实验指导书(含演示操作).doc

流体流型演示实验一、实验目的1、观察流体在管内流动的不同流型。2、测定下临界雷诺数Rec。二、基本原理流体流动有三种不同型态,即层流(或称滞流,Laminarflow)、过渡流(Transitionalflow)和湍流(或称紊流,Turbulentflow)。这一现象最早是由雷诺(Reynolds)于1883年发现的。流体作层流流动时,流体质点作平行于管轴的直线运动,且在径向无脉动;流体作湍流流动时,流体质点除沿管轴方向作向前运动外,还在径向作脉动,从而在宏观上显示出紊乱地向各个方向作不规则的运动;过渡流是介于上述两者之间的一种不稳定流动型态。流体流动型态可用雷诺准数(Re)来定量判断。雷诺准数是一个由各影响变量组合而成的无因次数群(因次分析法获得),故其值不会因采用不同的单位制而不同。但应当注意,数群中各物理量必须采用同一单位制。若流体在圆管内流动,则雷诺准数可用下式表示:(1)式中:Re—雷诺准数,无因次;d—管子内径,m;u—流体在管内的平均流速,m/s;—流体密度,kg/m3;μ—流体粘度,Pa·s。流体流动形态转变时的雷诺数称为临界雷诺数。工程上一般认为,流体在直圆管内流动时,当Re≤2000(下临界雷诺数,用Rec表示)时为层流;当Re>4000(上临界雷诺数)时为湍流;当Re在2000至4000范围内,流动处于过渡流状态,可能是层流,也可能是湍流,或者是二者交替出现,要视外界情况而定,一般称这一雷诺数范围为过渡区。式(1)表明,对于一定温度的流体,在特定的圆管内流动,雷诺准数仅与流体流速有关。本实验即是通过改变流体在管内的速度,观察在不同雷诺准数下流体的流动型态。三、实验装置及流程实验装置如图1所示。主要由玻璃实验导管、流量计、流量调节阀、低位水槽、循环水泵、稳压溢流水槽等部分组成,演示主管路为mm硬质玻璃。图1流体流型演示实验1-红墨水储槽;2-溢流稳压槽;3-实验导管;4-转子流量计;5-循环泵;6-上水管;7-溢流回水管;8-调节阀;9-储水槽实验前,先将水充满低位水槽,然后启动循环水泵,待水充满稳压溢流水槽后,开启流量调节阀。水由稳压溢流水槽流经缓冲槽、实验导管和流量计,最后流回低位贮水槽。水流量的大小,可由流量调节阀调节。示踪剂采用红墨水,它由红墨水贮瓶经连接管和细孔喷嘴,注入实验导管。细孔玻璃注射管(或注射针头)位于实验导管入口的轴线部位。注意:实验用的