雷諾實驗

一、實驗目的

觀察及研究有壓水流在玻璃圓管中的流動，并測定在不同流動狀態(tài)下的雷諾數(shù)。

二、實驗設(shè)備

雷諾實驗設(shè)備主要是由恒水位水箱，透明玻璃圓管和加有色水的裝置組成。如圖所示，水箱能保持箱內(nèi)之液體至一定的水位而使管中流動的液體為定常流。

裝有色液體的B瓶稍高于A箱液體自由水面。同時瓶內(nèi)的有色液體重度與A箱的液體重度接近。有色液體沿細管D流入水中放置在進口處有喇叭形開口的C管中，C管中液體流的流量由閥門1控制，而流量的大小由量筒與秒表、臺秤測定與算得

水箱A內(nèi)的液體自E管進入，多余的液體從F管溢走。

C管流出的液體，經(jīng)排水箱G至水池。

為測得液體的運動粘滯系數(shù)，需用溫度計測得水溫。

三、實驗步驟

1、測定上臨界雷諾數(shù)（使液體運動狀態(tài)從層流轉(zhuǎn)變到紊流）

（1）觀察A箱內(nèi)的水位是否穩(wěn)定，同時是否達到一定的高度。

（2）使玻璃管內(nèi)靜止液體產(chǎn)生流動，故需打開閥門1時需注意水位的穩(wěn)定，并保持一常數(shù)，故需同時調(diào)節(jié)E管中流入的流量。

（3）使有色液體從B瓶經(jīng)細管D流入玻璃管C內(nèi)，故需打開閥門2，使之流量適中，以使有色水流在C管內(nèi)保持一清晰的直線條。

（4）逐漸打開閥門1，測得流量，與此同時需密切注視C管中有色水流的形狀。

（5）如果當閥門1打開到一定程度，而使有色水流形狀由直線開始擺動成為有較大的波形時，接著測量流量。從而算得上臨界雷諾數(shù)

2、測量下臨界雷諾數(shù)（使液體運動狀態(tài)從紊流轉(zhuǎn)變到層流）。

（1）繼續(xù)上述實驗，使閥門1再開大到使管中出現(xiàn)穩(wěn)定紊流狀態(tài)，此時有色水和水流混雜在一起。

（2）逐漸關(guān)小閥門1，（同時調(diào)節(jié)E管中進入的流量使之水位穩(wěn)定為一常數(shù)），測量流量并觀察管中流動狀態(tài)。

（3）繼續(xù)關(guān)小閥門1，密切注視管中的有色水流形狀，當它重新出現(xiàn)有規(guī)則的較小波形時，便馬上測量其流量，算得下臨界雷諾數(shù)。

四、基本原理及計算公式

英國物理學家雷諾首先用流動可視化的方法，證實了流體的流動狀態(tài)有層流和紊流之分，而且通過大量實驗建立了一個判別流態(tài)的準則數(shù)---雷諾數(shù)。凡雷諾數(shù)<2000的流動就是層流，>2000的流動就屬于紊流了，在條件*的實驗室中，當由層流向紊流過度時，可測得較高的上臨界雷諾數(shù)。

1、雷諾數(shù)計算

式中: V——平均流速，m/s

——運動粘滯系數(shù)/s，按v=f(t)曲線查取。

——玻璃管C之內(nèi)直徑為2.5 cm 。

2、上臨界雷諾數(shù)計算

式中：——上臨界流速。

3、下臨界雷諾數(shù)計算

式中：——下臨界流速。

4、水的 v=f(t) 的曲線圖表

五、注意事項

1、調(diào)節(jié)閥門1時，需要同時調(diào)節(jié)進水管E的閥門，以便水箱中水位保持常數(shù)與穩(wěn)定。

2、實驗在近臨界狀態(tài)時調(diào)節(jié)要細心，觀察要仔細。

3、實驗進行時不得撞擊系統(tǒng)設(shè)備。