雷诺实验带数据处理.docx

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雷诺实验
一、实验目的
观察层流和紊流的流态及其转换特征。
通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。
掌握误差分析在实验数据处理中的应用。
二、实验原理
1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在
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变化的脉
动量，而在层流流动中则没有，如图 1 所示。
2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料，将
影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数 Re ，作为判别流体
流动状态的准则
4Q
Re
D
式中 Q ——流体断面平均流量 , L s
D ——圆管直径 , mm
——流体的运动粘度 , m2 s
在本实验中，流体是水。水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算
(( 10 3 (T 12) ) (T 12) ) 10 6
式中 ——水在 t C 时的运动粘度， m2 s ；
T ——水的温度， C 。
3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密
-可编辑修改 -
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度以及流道的尺寸不同而改变。 流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流
速，从紊流到层流的过渡时的速度为下临界流速。
4、圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，对应
于上、下临界速度的雷诺数， 称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。 上临界雷诺数
表示超过此雷诺数的流动必为紊流， 它很不确定， 跨越一个较大的取值范围。 而
且极不稳定，只要稍有干扰，流态即发生变化。上临界雷诺数常随实验环境、流
动的起始状态不同有所不同。因此，上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。
有实际意义的是下临界雷诺数， 它表示低于此雷诺数的流动必为层流， 有确定的
取值。通常均以它作为判别流动状态的准则，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的数值，工程实际中一般取 Re = 2000 。
5、实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳定
作用之间对比和抗衡的结果。 针对圆管中定常流动的情况， 容易理解：减小 D ，
减小 ，加大 v 三种途径都是有