雷诺实验带数据处理.doc

-
. z
雷诺实验
一、实验目的
1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。
2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态。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，容易发生紊流现象。
6、由于两种流态的流场构造和动力特性存在很大的区别，对它们加以判别并分别讨论是十分必要的。圆管中恒定流动的流态为层流时，沿程水头损失与平均流速成正比，～，如图2所示。
7、通过对一样流量下圆管层流和紊流流动的断面流速分布作一比拟，可以看出层流流速分布呈旋转抛物面，而紊流流速分布则比拟均匀，壁面流速梯度和切应力都比层流时大，如图3所示。
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、实验装置
四、实验数据分析
有关常数：管径 d ＝30，水温 T ＝27℃，
运动粘性系数：v ＝m2/s
表1 数据记录表格
工程
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
%
完全散开
上临界雷诺数
3
277
27
3786
%
完全散开
下临界雷诺数
1
153

2092
-%
稳定直线
下临界雷诺数
2
174

2378
%
直线摆动
下临界雷诺数
3
156
27
2132
-%
稳定直线
注：颜色水形态指：稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等。
-
. z
三次测量取平均值，可得下临界雷诺数为,与公认值相比，可得误差为
五、误差分析
运动粘度偏差公式
求得水流的运动粘度的偏差为：
=
即：
由流量公式：
由流量公式：Q=A*v可求得：
流速公式为：v=Q/A=4Q/(πD2)
雷诺数公式为：Re=4Q/(πDν)
雷诺数的偏差公式为：
Re=
=
根据以上公式，可分别求得三组数据所对应的未知量：
：
雷诺数的相对误差为：
：
雷诺数的相对误差为：
：
雷诺数的相对误差为：
以上三组数据所求得的雷诺数的相对误差均处于误差允许围，所以可认为实验测得数据合理有效。
-
. z
误差来源
1、仪器误差
使用2L量筒以及秒表测量出水口处流量，约为，此时仪器显示，计算误差，有
,
仪器误差是主要误差
2、人为误差
由于上下临界雷诺数的判定是由人眼观察管中红墨水线的形态判断，所以在判断过程中会有些许误差，这些