Reynolds_experiment雷诺实验(英文版)
Reynolds experiment
Aim of the experiment
1.Observe the laminar and turbulent flow, and the process of transition from one state to the
other.
2.Measure the critical Reynolds number and develop the skills on how to distinguish the
pipe flow state.
3.Study the dimensional analysis method to analyze the experiment, confirming the
criterion number of flow state for a non-circular pipe.
Experimental apparatus
1. The figure of the apparatus
Figure 1 shows the experimental apparatus and the name of each part.
Figure 1. 1: Self-circulating water supply, 2: Hydraulic bench, 3: Speed controller, 4: Constant head water tank, 5: Coloured water pipe, 6: Perforated plate, 7: Overflow, 8: Experiment pipe, 9:
Flow rate control valve
2. The illustration of installation and the method of operation.
The water flow rate is controlled by a speed controller 3, making constant pressure water tank 4 keep the state which micro overflow in order to improve the stability of water flow. There are many clapboards to keep water stability in this experimental device, shorten the time spend on stabilize the water to 3-5 min. Colure water flow into pipe 8 through colure water pipe 5, we can distinguish the flow state according to whether the colure water disperse. In order to avoid pollution of water due to the self-circulation, we use the special colure water. The flow rate in the experiment is controlled by valve 9.
Theory.
In 1883, Osborne Reynolds using the experimental device which is similar with the device shown in Figure 4.2.1, observed the laminar state and turbulent state in fluid flow: The colored filament is straight and smooth for low speeds, this state is laminar flow. However, the colored filament breaks off and disperses almost uniformly for high velocities, and this state is turbulent flow. Reynolds also found that there is a critical velocity v c from laminar to turbulent state. v c depends on the viscosity of the fluid ν and the diameter of pipe d. The value of v c should be known in different situations when we want to know the flow state. The contribution of Reynolds is not only to find the two flow states, but also used dimensional analysis to analyze the experiment and get the Reynolds number which simplifies the problem. The following is dimensional analysis.
Since: v ?=f(ν,d)
According to the dimensional analysis method:
v ?=k ?ν??d ??
?LT ???=?L ?T ??????L???
α?=1,α?= ?1
v ?= k ??? or k ?= ????
Reynolds concluded the measurement of the critical value from laminar flow to turbulent flow
state in pipe flow, validating k ? is constant. So, ??? can be used to distinguish between the flow
state in any situation. Because of Reynolds contribution, ??? is called the Re number. So, there is
Re = vd ν= 4q ?πνd =Kq ? V: velocity of flow
ν: kinematic viscosity of flow
d: diameter of tube
q ?:flow rate in pipe K: calculation constant, K = ????. There is a lower critical Re number when flow transits from turbulent to laminar state. There is an upper critical Re c ’ number when flow transits from laminar to turbulent state. The value of upper critical Re c number is not stable because of external disturbances. However, the value of lower critical number is stable. Hence, generally the lower critical Re c number is used to distinguish between the flow regimes. The value of Re c number is 2300 according to the
measurement from Reynolds. It is laminar state flow when Re < Re c , while the flow is turbulence when Re > Re c .
For a non-circular pipe, it can be shown that Re number Re = vR ν R: hydraulic radius, R=A/P
A: area of section of surface
P: wetted perimeter
Re number that is using the hydraulic radius to denote the characteristic length.
The content and method of experiment
1. Qualitative observation of the two flow states
Open the pump to supply water, making water tank overflow, open the flow control valve after stable. Open the valve to inject the coloured water. It can be seen that the coloured filament is straight and smooth, this is laminar state. The coloured filament breaks off and disperses almost uniformly when turn up the flow control valve, this is turbulent flow.
2. Measurement of the lower critical Reynolds number.
Make sure that flow state is turbulent, close the flow control valve gradually, Flow state transits from turbulent to laminar state when the coloured filament become straight and smooth. Measure the flow rate by using the gravimetric method and write down temperature of water. Lower Re number can be obtained.
3. Measurement of the higher critical Reynolds number.
Make sure that flow state is laminar, and open the flow control valve gradually. Flow state transits from laminar state to turbulent when the coloured filament breaks off and disperses almost uniformly. Measure the flow rate by using the gravimetric method and write down temperature of water. Upper Re number can be obtained.
4. Analyse and design the experiment
Determine the general Reynolds number for any cross-section shape by using dimensional analysis. Design the experiment to measure lower Reynolds number for an open channel and get the value of lower Reynolds number on the base of the result that comes from the experiment.
Data processing
The name of the equipment:
Experimenter:
Date:
Diameter (D): (m)
Temperature (T): (o C)
Kinematic viscosity, ν = .?????×???????.???????.????????= (m 2/s)
Constant K: (s/m3)
2. Record data and result of calculation
Run the experiment 5 times for each case. The data that need to be collected are:
V olume (10-6 m3), time (s), flow rate (10-6 m3/s), Re, Degree of opening of valve, Remarks.
The average value is the critical Reynolds number.
3. Results
1. Measure the lower critical Reynolds number.
2. Measure the upper critical Reynolds number.
3. Determine the expression of general Reynolds number and the measured value of lower critical Reynolds number of circular pipe flow.
Questions
1. Why there is no significance for the upper critical Reynolds number? Why do we use the lower critical Reynolds number to judge the flow state?
2. Try to analyze the mechanism from laminar to turbulent flow combining the experiment of turbulent mechanism.
实验一 雷诺演示实验指导书(含演示操作)
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Re c 。 二、基本原理 流体流动有三种不同型态，即层流（或称滞流，Laminar flow ）、过渡流（Transitional flow ）和湍流（或称紊流，Turbulent flow ）。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： μρdu = Re （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 ； ρ—流体密度，kg ／m 3； 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Re c 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。
雷诺实验(二)
雷诺实验（二） 一． 实验的目的和要求： 1. 观察层流，湍流的流态及其转换过程； 2. 测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别方法； 3. 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，确定非圆管流态判别准数。 二． 实验装置说明与操作方法 供水流量由无极调速器调控，使恒压水箱始终保持微溢流的状态，以提高进口前水体的稳定度。本恒压水箱设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3到5分钟。有色水注入到实验管道，可根据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色水采用自行消色的专用色水。实验流量可由尾阀调节。 三． 实验原理 1883年，雷诺（Osborne Reynolds ）采用类似于本实验的实验装置，观察到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的直线运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速v 。v 。与流体的粘性，圆管的直径d 有关。若要判别流态，就要确定各种情况下的v 。值，需要对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，工作量巨大。雷诺实验的贡献不仅在于发现了两种流态，还在于运用量纲分析的原理，得出了量纲为一的判据-----雷诺数Re,使问题得以简化。量纲分析如下： 因 根据量纲分析法有： 其中c k 是量纲为一的数，写成量纲关系为： 由量纲和谐原理，得11,21αα==-。 即 c c v k d β= 或 c c v d k β= 雷诺实验完成了管流的流态从湍流过度到层流是的临界值c k 值的测定，以及是否为常数的验证，结果表明c k 值为常数。于是，量纲为一的数 vd β 便成了适合于任何管径，任何牛顿流体的流态由湍流转变为层流的判据。由于雷诺的贡献， vd β 定名为雷诺数Re 。于是 有 式中，v ----- 流体速度； β---- 流体的运动粘度；（书中用ν表示，很近似于流体速度，故用此表示）
雷诺实验(参考内容)
雷诺实验实验报告姓名：史亮 班级：9131011403 学号：913101140327
第4章 雷诺实验 4.1 实验目的 1) 观察层流、紊流的流态及流体由层流变紊流、紊流变层流时的水利特征。 2) 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则。 3) 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，了解其实用意义。 4.2 实验装置 雷诺实验装置见图4.1。 图4.1 雷诺实验装置图 说明：本实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道、有色水及水管、实验台、流量调节阀等组成，有色水经有色水管注入实验管道中心，随管道中流动的水一起流动，观察有色水线形态判别流态。专用有色水可自行消色。 4.3 实验原理 流体流动存在层流和紊流两种不同的流态，二者的阻力性质不相同。当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以流速v 流动，观察有色水形态，如果有色水形态是稳定直线，则圆管内流态是层流，如果有色水完全散开，则圆管内流态是紊流。而定量判别流体的流态可依据雷诺数的大小来判定。经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工程实际中可依据雷诺数是否小于2000来判定流动是否处于层流状态。圆管流动雷诺数： e R KQ d Q vd vd ==== ν πνμρ4 （4.1） 式中：ρ──流体密度，kg/cm 3； v ──流体在管道中的平均流速，cm/s ； d ──管道内径，cm ； μ──动力粘度，Pa ?s ；
ν──运动粘度，ρ μ ν= ，cm 2/s ； Q ──流量，cm 3/s ； K ──常数，ν πd K 4 = ，s/cm 3。 4.4 实验方法与步骤 1) 记录及计算有关常数。 管径 d = 1.37 cm, 水温 t = 14.8 ℃ 水的运动粘度 ν=2 000221.00337.0101775 .0t t ++= 0.01147 cm 2/s 常数 ν πd K 4 = = 81.03 s/cm 3 2) 观察两种流态。 滚动有色水塑料管上止水夹滚轮，使有色水流出，同时，打开水箱开关，使水箱充满水至溢流，待实验管道充满水后，反复开启流量调节阀，使管道内气泡排净后开始观察两种流态。关小流量调节阀，直到有色水成一直线 （接近直线时应微调后等待几分钟），此时，管内水流的流态是层流，之后逐渐开大调节阀，通过有色水线形态的变化观察层流转变到紊流的水力特征，当有色水完全散开时，管内水流的流态是紊流。再逐渐关小流量调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。 3) 测定下临界雷诺数。 I 、 将调节阀打开，使管中水流呈紊流（有色水完全散开），之后关小调节阀，使流量减小。当有色水线摆动或略弯曲时应微调流量调节阀，且微调后应等待稳定几分钟，观察有色线是否为直线，当流量调节到使有色水在全管中刚好呈现出一条稳定的直线时，即为下临界状态；停止调节流量，用体积法或重量法测定此时的流量，测记水温，并计算下临界雷诺数。将数据填入表4.1中。 II 、 测完一组数据后重复上述步骤测定另外2组数据。测定下一组数据前一定要确保开始状态为紊流流态，且调节流量时只能逐步关小而不能回调。测定临界雷诺数必须在刚好呈现出一条稳定直线时测定。为了观察到临界状态，调节流量时幅度要小，每调节阀门一次，均须等待稳定时间几分钟。 4) 测定上临界雷诺数。 当流态是层流时，逐渐开启阀门，使管中水流由层流过度到紊流，当有色水线刚好完全散开时即为上临界状态。停止调节流量，用体积法或重量法测定此时的流量，测记水温，并计算上临界雷诺数。测定上临界雷诺数1-2次。 ★操作要领与注意事项：①、测定下临界雷诺数时，务必先增大流量，确保流态处于紊流状态。之后逐渐减小阀门开度，当有色线摆动时，应停止调节阀门开度，等待1分钟后，观察有色线形态，之后继续微调再等待1分钟，直到有色线刚好为直线时，才是紊流变到层流的下临界状态。注意等待时间要足够，微调幅度要小，否则，测不到临界值。②、只能单一方向调节阀门，不能回调，错过临界点必须重做。③、实验时，不要触碰实验台，以免流动受到外界扰动影响。 4.5 实验成果与分析 记录及计算数据至下表中： 实验次数 有色 水线 形态 体积法测流量 雷诺数R e 阀门开度 备注 水体积V （cm 3 ） 时间T （s ） 流量Q （cm 3 /s ） 1 稳定 900 45.26 19.89 1612 1547测下临界值测定下
雷诺实验
雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在圆管中流动时的层流和紊流现象，区分其流动特征及转换情况，加深对层流、紊流形态的感性认识和对雷诺数的理解。 2、测定颜色水在管中不同状态下的雷诺数Re 二、实验原理 液体的两种不同流态及其条件 液体在管道中流动，当流速不同时，会呈现两种不同的流态：层流和紊流。当流速较小时，管中液体质点以平行而互不混掺的方式作直线运动，这种流动形态称为层流；随着流速的增大，液体形成的直线逐渐变得颤动、弯曲，但仍能保持线状运动；流速继续增大，液体的流动开始变得没有固定的形态，液体质点互相混掺和碰撞，向四周扩散，使全管水流着色，这种流动形态成为紊流。它们的区别在于：流动过程中液体层之间是否发生混掺现象。 圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数：νVd R e = 式中，V ——断面平均流速，m 3/s d ——圆管直径 ν——液体的运动粘滞系数，m 2/s 当Re ＜Re c （下临界雷诺数）时为层流状态，Re c =2300； 当Re ＞' c Re （上临界雷诺数）时为紊流状态，Re c 在4000～12000之间。 三、实验步骤 （1）认真阅读实验目的要求，实验原理和注意事项。 (2) 熟悉仪器，核对设备编号，记录管径，水温等有关常数。 (3) 打开供水开关，使水箱充水，待水箱溢流后，关闭阀门，检查测压管液
面是否齐平，若不平则须进行排气调平（多开关几次排走气泡）。 （4）观察流动状态：将阀门微微打开，待水流稳定后，打开装有颜色水的容 器开关，使颜色水注入水流。当颜色水在试验圆管中呈现一条稳定的直线时，此时管内即为层流流态。然后逐渐开大阀门，增大流量，这时颜色水开始颤动、弯曲，并逐渐扩散，当扩散至全管，水流紊乱到看不清流线时，这便是紊流状态。 （5）将阀门开至最大，然后逐步关小阀门，使管内流量逐步减少；每改变一 次流量，均需等待2～3min ，待水流平稳后，测定每次的流量、水温和1，2两段面间的水头损失(即测压管读数之差)。为提高实验精度、便于分析整理结果，实验次数尽可能多一些，要求改变流量不少于10次。 （6） 相反，将阀门由小开至最大，使管内；流速逐渐增大，重复上述步骤（5），也做10次以上。 （7） 查数据记录表是否有缺漏、是否有某个数据明显地不合理，若有此情 况，应进行补正。 （8）实验结束，按步骤（3）校核各测压水面是否处于同一水平面上，然后 关闭电源开关，关闭电源开关，拔掉电源插头。 四、实验数据及整理 1、记录、计算有关常数 实验管径d=Φ14mm 实验温度t= ℃ 运动粘度ν 2、整理、计算表 = cm 2/s
流体力学综合实验带计算机数据采集
流体力学综合实验装置（带计算机数据采集） 实 验 说 明 手 册 上海同广科教仪器有限公司 2014年8月
流体力学综合实验说明书 一、系统组成 流体力学综合测定实验装置由阻力测定实验对象，流体力学综合测定智能仪表控制系统柜、数据分析处理软件几部分组成。 二、装置功能及优势 实验装置是数据采集型，带计算机数据采集、数据分析功能。数据稳定，重现性好，集成了流体流动和流体输送机械两个单元操作内容的实验教学。能全面了解流体流动过程中所涉及的流体阻力、流量计性能、离心泵性能及管路性能概念和实验方法。 熟悉孔板流量计、文丘里流量计的结构和工作原理，测定孔流系数与雷诺数的特性曲线。 管阻力（光滑管、粗糙管）、局部阻力测定实验，喘流区阻力系数与雷诺数的实验关系（包括层流条件下的λ—Re 曲线）。 测量湍流条件下多种不同类型阀门的局部阻力系数。 利用这种实验台可进行下列实验： 1、雷诺实验； 2、能量方程实验； 3、管路阻力实验；沿层阻力实验; 局部阻力实验； 4、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法； 5、皮托管测流速和流量的方法。
一、雷诺实验 一、实验目的 （1）观察流体在管道中的流动状态； （2）测定几种状态下的雷诺数； （3）了解流态与雷诺数的关系。 二、实验装置 在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和流量计，流量传感器，计算机数据采集。 设备除去特殊材料外均采用工业用304不锈钢制造，避免了设备的铁锈清理维护工作。所有不锈钢设备均进行不锈钢精细抛光处理，体现了整个装置的工艺完美性。 三、实验前准备 （1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。 （2）、用计算机采集显示水温，和水的流量。 四、实验方法 （1）、观察状态 打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。 （2）测定几种状态下的雷诺系数 全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个
雷诺实验带数据处理
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，掌握圆管流态判别准则。 3. 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 4Re Q D πυ = 式中 Q ——流体断面平均流量 , L s D ——圆管直径 , mm υ——流体的运动粘度 , 2m 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 36((0.58510(T 12)0.03361)(T 12) 1.2350)10υ--=??--?-+? 式中 υ——水在t C ?时的运动粘度，2m 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 三种途径都是有利于流动稳定的。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结构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，而紊流时则与平均流速的1.75～2.0次方成正比，如图2所示。 7 图1 图2 三种流态曲线
雷诺实验实验报告
实验一雷诺实验 一、实验目的 1、观察流体流动时各种流动型态； 2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态； 3、测定流动型态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。 二、实验原理概述 流体在流动过程中有两种截然不同的流动状态，即层流和湍流。它取决于流体流动时雷诺数Re值的大小。 雷诺数：Re＝duρ/μ 式中：d－管子内径，m u－流体流速，m/s ρ－流体密度，kg/m3 μ－流体粘度，kg/(m·s) 实验证明，流体在直管内流动时，当Re≤2000时属层流；Re≤4000时属湍流；当Re在两者之间时，可能为层流，也可能为湍流。 流体于某一温度下在某一管径的圆管内流动时，Re值只与流速有关。本实验中，水在一定管径的水平或垂直管内流动，若改变流速，即可观察到流体的流动型态及其变化情况，并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。 三、装置和流程 本实验装置和流程图如右图。 水由高位槽1，流径管2，阀5，流量 计6，然后排入地沟。示踪物（墨水）由墨水 瓶3经阀4、管2至地沟。 其中，1为水槽 2为玻璃管 3为墨水瓶 4、5为阀 6为转子流量计
四、操作步骤 1、打开水管阀门 2、慢慢打开调节阀5，使水徐徐流过玻璃管 3、打开墨水阀 4、微调阀5，使墨水成一条稳定的直线，并记录流量计的读数。 5、逐渐加大水量，观察玻璃管内水流状态，并记录墨水线开始波动以及墨水 与清水全部混合时的流量计读数。 6、再将水量由大变小，重复以上观察，并记录各转折点处的流量计读数。 7、先关闭阀4、5，使玻璃管内的水停止流动。再开墨水阀，让墨水流出1～ 2cm距离再关闭阀4。 8、慢慢打开阀5，使管内流体作层流流动，可观察到此时的速度分布曲线呈 抛物线状态。 五、实验数据记录和处理 表1 雷诺实验数据记录
流体力学实验指导书(雷诺、伯努利)
工程流体力学 实 验 指 导 书 河北理工大学给排水实验室 编者：杨永 2014 . 5 . 12 适用专业：给排水工程专业、建筑环境与设备工程专业 实验目录：
实验一：雷诺实验 实验二：伯努利方程实验 实验三：阻力及阻力系数测定实验 实验四：孔口管嘴实验 实验操作及实验报告书写要求： 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括： 1. 实验目的； 2. 实验仪器； 3. 实验原理； 4. 实验过程； 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材，学生在写实验报告时指导书制作 为参考，具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时，由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者：杨永 2014.5
实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的： （一）观察实验中实验线的现象。 （二）掌握体积法测流量的方法。 （三）观察层流、临界流、紊流的现象。 （四）掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器： 实验中用到的主要仪器有：雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理： 有压管路流体在流动过程中，由于条件的改变（例如，管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变）会造成流体流态的变化，会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺（Reynolds ）在1883年通过系统的实验研究，首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动，运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混，其运动轨迹是曲折混乱的，运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关，即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数，称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e ==
雷诺实验指导
实验一 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件。分析圆管流态转化的规律，加深对雷诺数的理解。 2、测定管中的不同状态下的雷诺数及沿程水头损失。绘制沿程水头损失和断面平均流速的关系曲线，验证不同流态下沿程水头损失的规律是不同的。进一步掌握层流、紊流两种流态的运动学特性与动力学特性。 二、实验原理 1、液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。 液体运动的层流和紊流两种型态，首先由英国物理学家雷诺进行了定性与定量的证实，并根据研究结果，提出液流型态可用下列无量纲数来判断： Re=Vd/ν Re 称为雷诺数。液流型态开始变化时的雷诺数叫做临界雷诺数。 在雷诺实验装置中，通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。在层流中，有色液体与水互不混惨，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。 2、在如图所示的实验设备图中，取1-1，1-2两断面，由恒定总流的能量方程知： f 2 222221111h g 2V a p z g 2V a p z ++γ+=+γ+ 因为管径不变V 1=V 2 ∴=γ +-γ+ =)p z ()p z (h 2211f △h 所以，压差计两测压管水面高差△h 即为1-1和1-2两断面间的沿程水头损失，用重量 法或体积法测出流量，并由实测的流量值求得断面平均流速A Q V = ，作为lgh f 和lgv 关系曲线，如下图所示，曲线上EC 段和BD 段均可用直线关系式表示，由斜截式方程得： lgh f =lgk+mlgv lgh f =lgkv m h f =kv m m 为直线的斜率 式中：1 2f f v l g v lg h lg h lg tg m 1 2 --= θ= 实验结果表明EC=1，θ=45°，说明沿程水头损失与流速的一次方成正比例关系，为层流区。BD 段为紊流区，沿程水头损失与流速的1.75~2次方成比例，即m=1.75~2.0，其中AB 段即为层流向紊流转变的过渡区，BC 段为紊流向层流转变的过渡区，C 点为紊流向层流转变的临界点，C 点所对应流速为下临界流速，C 点所对应的雷诺数为下监界雷诺数。A 点为层流向紊流转变的临界点，A 点所对应流速为上临界流速，A 点所对应的雷诺数为上临界雷诺数。
雷诺实验及其数据处理
雷诺实验 一、实验目的要求 1．观察层流、紊流的流态及其转捩特征； 2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则； 3．学习古典流体力学中应用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。 二、实验装置 实验装置如下图所示：
自循环雷诺实验装置图 1 自循环供水器 2 实验台 3 可控硅无级调速器 4 恒压水箱 5 有色水水管 6 稳水隔板 7 溢流板8 实验管道9 实验流量调节阀 供水流量由无级调速器调控使恒压水箱4始终保持微溢流的程度，以提高进口前水体稳定度。本恒压水箱还设有多道稳水隔板，可使稳水时间缩短到3～5分钟。有色水经有色水水管5注入实验管道8，可据有色水散开与否判别流态。为防止自循环水污染，有色指示水采用自行消色的专用色水。 三、实验原理
流体在管道中流动存在两种流动状态，即层流与湍流。从层流过渡到湍流状态称为流动的转捩，管中流态取决于雷诺数的大小，原因在于雷诺数具有十分明确的物理意义即惯性力与粘性力之比。当雷诺数较小时，管中为层流，当雷诺数较大时，管中为湍流。转捩所对应的雷诺数称为临界雷诺数。由于实验过程中水箱中的水位稳定，管径、水的密度与粘性系数不变，因此可用改变管中流速的办法改变雷诺数。 雷诺数 KQ d Q vd R e === ν πν4 ； K =νπd 4 四、实验方法与步骤 1．测记实验的有关常数。 2．观察两种流态。 打开开关3使水箱充水至溢流水位。经稳定后，微微开启调节阀9，并注入颜色水于实验管内使颜色水流成一直线。通过颜色水质点的运动观察管内水流的层流流态。然后逐步开大调节阀，通过颜色水直线的变化观察层流转变到紊流的水力特征。待管中出现完全紊流后，再逐步关小调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。 3．测定下临界雷诺数。 ① 将调节阀打开，使管中呈完全紊流。再逐步关小调节阀使流量减小。当流量调节到使颜色水在全管刚呈现出一稳定直线时，即为下临界状态； ② 待管中出现临界状态时，用重量法测定流量； ③ 根据所测流量计算下临界雷诺数，并与公认值(2320)比较。偏离过
实验四 雷诺实验
实验四 流动状态实验----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，掌握圆管流态判别准则; 3. 学习在流体力学中应用无量纲参数进行试验研究的方法，并了解其使用意义。 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 Re d υγ = 式中 υ——流体断面平均流速 , s cm d ——圆管直径 , cm γ——流体的运动粘度 , s cm 2 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 2 0.0178 10.03370.000221t t γ= ++ 式中 γ——水在t C ?时的运动粘度，cm 2； 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v ，加大v 三种途径都是有利于流动稳定的。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结构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，而紊流时则与平均流速的1.75～2.0次方成正比，如图2所示。 7 图1 图2 三种流态曲线
雷诺实验
雷诺实验 一、理论概述 英国物理学家雷诺在1883 年发表的论著中，不仅通过实验确定了层流和湍流两种流动状态，而且测定了流动损失与这两种流动状态的关系。雷诺实验装置如图1 所示。 当管2 中的水流速度较低时，如拧开颜色 水瓶4 下的阀门，便可看到一条明晰的细小的 着色流束，此流束不与周围的水相混，如图 2(a)所示。如果将细管5 的出口移至管2 进口 的其它位置，看到的仍然是一条明晰的细小的 着色流束。由此可以判断，管2 内的整个流场 呈一簇互相平行的流线，这种流动状态称为层 流（或片流）。当管2 内的流速逐渐增大时， 图1 雷诺实验装置 开始着色流束仍呈清晰的细线，当流速增大到 1- 水箱；2-玻璃管；3-阀门； 一定数值，着色流束开始振荡，处于不稳定状4-颜色水瓶；5-细管；6-量筒 态，如图2(b)所示。如果流速在稍增加，振荡 的流束便会突然破裂，着色流束在进口段的一定 距离内完全消失，而与周围的流体相混，颜 色扩散至整个玻璃管内，如图2(c)所示。这时流 体质点作复杂的无规则的运动，这种流动状 态称为湍流（或湍流）。由层流过渡到湍流的速度 极限值成为上临界速度，以v 表示之。继续增大流速，将进一步增加流动的紊 乱程度。如果管内流速自高于上临界速度逐渐降 低，则会发现，当流速降低到比上临界流速更低 的下临界速度v时，原先处于湍流状态的流动便 会稳定地转变为层流状态，着色流束重新成为一 条明晰的细小的直线。 由雷诺实验可以看出，粘性流 体存在两种流动状态－层流与湍流。当流速超过上临界速度v'时，（c）湍流层流转变为湍流；当流速低于下临界速度v时，湍流转变为层流；当流速介于上、下临界速度之间时，流体的流动状态可能是层流也可能是湍流，与实验的起始状态和有无扰动等因
实验一 雷诺实验
学号姓名 实验一雷诺实验 一、基本原理 雷诺（Reynolds）用实验方法研究流体流动时，发现影响流动类型的因素除流速u外，尚有管径（或当量管径）d，流体的密度ρ及粘度μ，并且由此四个物理量组成的无因次数群Re=duρ/μ的值是判定流体流动类型的一个标准。 Re<2000~2300时为层流 Re>4000时为湍流 2000 因此确定了温度及流量，即可唯一的确定雷诺数。 数据记录： 五、注意事项 1、雷诺实验要求减少外界干扰，严格要求时应在有避免振动设施的房间内进行，由于条件不具备演示实验也可以在一般房间内进行，因为外界干扰及管子粗细不均匀等原因，层流的雷诺数上界到不了2300，只能到1600左右。 2、层流时红墨水成一线流下，不与水相混。 3、湍流时红墨水与水混旋，分不出界限。 汕 头 大 学 实 验 报 告 学院:工学院系:机电系年级:2014级 姓名:成吉祥学号:2014124089 成绩: 实验三 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体的层流、紊流两种流态，掌握圆管流态转化的规律。 2、测定液体在圆管中稳定流动时的上、下临界雷诺数Re c 。 二、实验原理 液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。 在雷诺实验装置中，通过有色液体的质点运动，可以将两种流态的根本区别清晰地反映出来。在层流中，有色液体与水互不混惨，呈直线运动状态，在紊流中，有大小不等的涡体振荡于各流层之间，有色液体与水混掺。 计算公式：雷诺数 μ ρ du =Re 三、实验注意事项 1、每次调节阀门，均需要等待水流稳定几分钟。 2、在关小阀门的过程中，只许渐小，不许开大。 3、随水流量减小，应适当调小开关，以减小溢流量应发的扰动。 四、实验原始数据记录 表1 玻璃管内径20毫米，水温21.9℃ 序号 流量计算值（升/时） 雷诺数 墨水线的形状 1 100 1760 从头到尾都是直线 2 120 2050 从头到尾都是直线 3 140 2500 中部以后有波动 4 160 2800 中部以后有波动 5 180 3230 全部有较大波动 THXLN-1型 雷诺系数实验装置 雷诺实验 雷诺数是区别流体流动状态的无量纲数。对圆管流动，其下临界雷诺数c Re 为 2300～2320。小于该临界雷诺数的流体为层流流动状态，大于该临界雷诺数则为紊流流动状态。工程上，在计算流体流动损失时，不同的Re 范围，采用不同的计算公式。因此观察流体流动的流态，测定临界雷诺数，是《流体力学》课程实验的重要内容。 一、实验目的： 1．观察层流、紊流的流态及其转换特性； 2．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则； 3．学习雷诺数用无量纲参数进行实验研究的方法，并了解其实用意义。 二、实验装置： 本实验装置 (见图1)所示：逐渐打开进水阀22、排气阀14，排除管路及整个装置中的空气，使实验时恒压水箱始终保持微溢流状态，以提高实验管进口前水体稳定度。颜色水(红色)经导入管，注入实验管，调节颜色水阀17，逐渐开启实验管节流阀7或8（待管路内气体排完后，关闭阀14），使颜色水流线形态清晰可见，观察颜色水线的状态变化(稳定直线，稳定略弯曲，直线摆动，直线抖动，断续，完全散开等)。视辅助水箱内颜色是否变红，加入适量消色剂。 三、实验原理：(本实验中，管内流体为循环水) 圆管中流动的流体雷诺系数： ν d Re υ= 式中： υ——平均流速 4 d V 2 π= υ， m/s ； ｄ——管道内径，m （本实验管为0.016m ）； ν——运动粘度 2 000221t .00337t .0101775 .0++= ν， m 2 / s （注：也可查表）； ｔ——水温，0 C ； V ——管路流量，m 3/s 。 本实验中的计算，均采用国际单位制。 雷诺系数 一、实验目的 1、观测水的层流和湍流的形态、特征和判别准则。 2、学习测量和计算流体的临界雷诺数和雷诺数。 二、实验原理 雷诺实验揭示了粘性流体在流动过程中存在两种截然不同的流动状态：层流的湍流。雷诺系数是判别两种流动状态的重要理论依据，它是流体惯性力和粘性力的比值，它是一个无固次化的量。 雷诺系数较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性力，流动中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺系数较大时，惯性力对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展，增强，形成湍流，不规则的湍流流场。 三、实验内容和步骤 1、缓慢调节水流控制阀，观察透明水管中红色水流线的变化，观察水的层流态，湍流态的特征；（如图1所示） 图1 3、找出层流和湍流的转换临界点，在临界点测流水的流速，往复测量三次（如图2）， 将实验数据记录于表1； 图2 4、 表1 管径d=14.3mm 运动粘度 3、根据实验数据计算出水的临界雷诺系数； 由连续方程vA=Q 带入第一组数据有=0.249m/s 带入第一组数据有=0.291m/s 带入第一组数据有=0.291m/s 平均雷诺系数为：Re= 四、实验结论 本次试验利用雷诺装置再现了测量雷诺系数的过程。在实验中，我们观察红色水流线在流场中的状态，理解了层流和湍流的流动特征。当水流流速增大时，红色水流线由稳定细小着色流束变到出现波纹最后完全掺杂到水流中。经过对实验数据的处理，我们根据雷诺系数的方程计算出有层流变为湍流的临界雷诺系数Re=3933，此数据与理论值有所区别，由实验误差造成。 误差来源有实验设备本身的系统误差和测量量杯的误差以及读数的随机误差，另外接水时会有水量损失，误差最主要原因在于由层流变为湍流的临界点较难控制，并且此临界系数会随实验条件变化较大。因此在实验误差允许的范围内，此实验所得的雷诺系数是合理的。 雷诺实验 一、实验背景 1883年，雷诺通过实验发现到液流中存在着层流和湍流两种流态：流速较小时，水流有条不紊的呈现层状有序的直线运动，流层间没有质点掺混，这种流态称为层流；当流速增大时，流体质点做杂乱无章的无序的运动，流层间质点掺混，这种流态称为湍流。雷诺实验还发现存在着湍流转变为层流的临界流速0V ，而0V 又与流体的粘性，圆管的直径d 有关。若要判别流态，就要确定各种情况下的0V 值。雷诺运用量纲分析的原理，对这些相关因素的不同量值作出排列组合再分别进行实验研究，得出了无量纲数——雷诺数e R ，以此作为层流与紊流的判别依据，使复杂问题得以简化。 经反复测试，雷诺得出圆管流动的下临界雷诺数值为2320，工程上，一般取之为2000。当e R <2320时，管中流态为层流，反之，则为湍流。 雷诺简介 奥斯本 雷诺（Osborne Reynolds)，英国力学家、物理学家 和工程师。1842年8月23日生于北爱尔兰的贝尔法斯特，1912年2月21日卒于萨默塞特的沃切特。1867年毕业于剑桥大学王后学院。1868年出任曼彻斯特欧文学院（以后改名为维多利亚大学）的首席工程学教授，1877年当选为皇家学会会员，1888年获皇家勋章，1905年因健康原因退休。他是一位杰出的实验科学家，由于欧文学院最初没有实验室，因此他的许多早期试验 都是在家里进行的。他于1883年发表了一篇经典性论文──《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数Re （后称为雷诺数）作为判别两种流态的标准。他还于1886年提出轴承的润滑理论，1895年在湍流中引入有关应力的概念。雷诺兴趣广泛，一生著述很多，其中近70篇论文都有很深远的影响。这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。 二、实验目的要求 1、观察液体流动时的层流和紊流现象。区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的 雷诺实验带数据处理 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，掌握圆管流态判别准则。 3. 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 4Re Q D πυ = 式中 Q ——流体断面平均流量 , L s D ——圆管直径 , mm υ——流体的运动粘度 , 2m 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 36((0.58510(T 12)0.03361)(T 12) 1.2350)10υ--=??--?-+? 式中 υ——水在t C ?时的运动粘度，2m 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 三种途径都是有利于流动稳定的。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结构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，而紊流时则与平均流速的1.75～2.0次方成正比，如图2所示。 实验一 雷诺实验 一、实验目的 1、建立滞流和湍流两种流动形态感性认识。 2、滞流时导管中的流速分布。 二、实验原理 雷诺揭示了重要的流体流动机理，即根据流速的大小,流体有滞流（层流）和湍流（紊流）两种不同的形态。滞流时，流体流速较小，流体质点只沿流动方向作一维的运动，各质点运动互相平行，不同流体层间的质点彼此不发生穿插混合。湍流时，流体质点向各个方向作不规则运动，但流体主体仍向某一规定方向流动。 判定流体类型的准数称为雷诺准数，以Re 表示。圆直管中，Re ＜2000时属于层流；Re ＞4000时则属于湍流。Re 在2000至4000之间时，流动处于一种过渡状态，可能为层流，也可能为湍流，或是二者交替出现，为外界条件所左右。一般情况下把滞流变为湍流的临界情况的Re 称为上临界Re 数。而把由湍流变为滞流的临界情况的Re 称为下临界Re 数。二者一般是不相等的。Re 以下式表示：μρ du =Re 。 因为流体的粘度和密度与流体的温度有关，所以在测定Re 数的过程中，还必须知道流体的温度，流体在管道内流动，若已知d 、ρ、μ，则测定出由滞流变为湍流时的临界速度即可计算出临界雷诺数Re 的值。实验观察过程中，影响流动状态的因素很多，入口条件、有无振动现象、流量计调节速度快慢等都会对流体流动造成影响。 流体进入圆管，以均匀一致的速度u 流动，由于流体粘性的影响，相邻的流体层间产生摩擦力，使流体流动速度发生变化，在垂直流体流动方向产生速度梯度du/dy ，从而形成速度分布。层流时速度分布为抛物线，湍流时则为指数曲线（顶部较平坦）。实验时，通过红墨水示踪，即可观察到不同的流动型态。 三、实验装置 【北航流体力学实验报告思考题全解答】 （雷诺实验、不可压缩流体定常流动量定律实验、不可压缩 流体定常流动能量方程实验） BUAA搜集 不可压缩流体恒定流能量方程实验 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同为什么 测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P 可正可负。而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转 换成势能，测压管水头线升高，J P <0。而据能量方程E 1 =E 2 +h w1-2 , h w1-2 为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2 >0， 故E 2恒小于E 1 ，（E-E）线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失 越大，如图的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加，测压管水头线有何变化为什么 有如下二个变化： （1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 ，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大， 就增大，则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减 小，故的减小更加显著。 （2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题 测点2、3位于均匀流断面（图），测点高差，H =均为（偶有毛细影响相差），表明均匀流同断 P 面上，其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时，测点10、11应舍弃。 不可压缩流体恒定流动量定律实验 1、实测β与公认值(β=～符合与否如不符合，试分析原因。 实测β=与公认值符合良好。(如不符合，其最大可能原因之一是翼轮不转所致。为排除此故障，可用4B铅笔芯涂抹活塞及活塞套表面。) 2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量力有无影响为什么 无影响。 因带翼片的平板垂直于x轴，作用在轴心上的力矩T，是由射流冲击平板是，沿yz平面通过翼片造成动量矩的差所致。即 式中 Q——射流的流量； ——入流速度在yz平面上的分速； V yz1 V ——出流速度在yz平面上的分速； yz2 ——入流速度与圆周切线方向的夹角，接近90°； α 1实验三 雷诺实验
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