雷诺实验带数据处理样稿.doc

雷诺试验
一、试验目标
1. 观察层流和紊流流态及其转换特征。
2. 经过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。
3. 掌握误差分析在试验数据处理中应用。
二、试验原理
1、实际流体流动会展现出两种不一样型态：层流和紊流，它们区分在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机改变脉动量，而在层流流动中则没有，图1所表示。
2、圆管中恒定流动流态转化取决于雷诺数。雷诺依据大量试验资料，将影响流体流动状态原因归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re，作为判别流体流动状态准则
式中 ——流体断面平均流量 ,
——圆管直径 ,
——流体运动粘度 ,
在本试验中，流体是水。水运动粘度和温度关系可用泊肃叶和斯托克斯提出经验公式计算
式中　——水在时运动粘度，；
　 ——水温度，。
3、判别流体流动状态关键原因是临界速度。临界速度随流体粘度、密度和流道尺寸不一样而改变。流体从层流到紊流过渡时速度称为上临界流速，从紊流到层流过渡时速度为下临界流速。
4、圆管中定常流动流态发生转化时对应雷诺数称为临界雷诺数，对应于上、下临界速度雷诺数，称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超出此雷诺数流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大取值范围。而且极不稳定，只要稍有干扰，流态即发生改变。上临界雷诺数常随试验环境、流动起始状态不一样有所不一样。所以，上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。有实际意义是下临界雷诺数，它表示低于此雷诺数流动必为层流，有确定取值。通常均以它作为判别流动状态准则，即
Re < 2320 时，层流
Re > 2320 时，紊流
该值是圆形光滑管或近于光滑管数值，工程实际中通常取Re = 。
5、实际流体流动之所以会展现出两种不一样型态是扰动原因和粘性稳定作用之间对比和抗衡结果。针对圆管中定常流动情况，轻易了解：减小 D ，减小 ，加大 v 三种路径全部是有利于流动稳定。综合起来看，小雷诺数流动趋于稳定，而大雷诺数流动稳定性差，轻易发生紊流现象。
6、因为两种流态流场结构和动力特征存在很大区分，对它们加以判别并分别讨论是十分必需。圆管中恒定流动流态为层流时，沿程水头损失和平均流速成正比，～，图2所表示。
7、经过对相同流量下圆管层流和紊流流动断面流速分布作一比较，能够看出层流流速分布呈旋转抛物面，而紊流流速分布则比较均匀，壁面流速梯度和切应力全部比层流时大，图3所表示。

图1 三种流态示意 图2 三种流态曲线 图3 圆管断面流速分布
三、试验装置
四、试验数据分析
相关常数：管径 d ＝　30　， 水温 T ＝　27　　℃，
运动粘性系数：v ＝m2/s
表1 数据统计表格
项目
测次
流量(L/h)
温度(℃)
雷诺数(Re)
误差
颜色水形态
上临界雷诺数
1
277

3786
%
完全散开
上临界雷诺数
2
268
27
3663
%