一、实验目的
- 建立对层流(滞流)和湍流两种流动类型的直观感性认识.
- 观测雷诺数与流体流动类型的相互关系。
- 观察层流中流体质点的速度分布。
二、实验任务
- 先作演示实验,观察以下三种现象:层流、湍流、层流时流速分布曲线的形成;
- 维持高位槽液面稳定的情况下,测定不同流动型态的雷诺数;
- 测取管中水流从层流转变为湍流时Re的临界值;
- 测取管中水流从湍流转变为层流时Re的临界值;
三、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μ外,尚有管径(或当量直径)d,流体的密度ρ及粘度μ,并可用此四个物理组成的无量纲数群来判定流体流动类型:
Re=duρ/μ
- Re<2000~2300时,为层流;
- Re>4000时,为湍流;
- 2000
由公式可知,对同一个仪器,d为定值,故流速u仅为流量V的函数;对于流体水来说,ρ,μ几乎仅为温度t的函数,因此,确定了温度及流量,即可由仪器铭牌上的图查取雷诺数。
雷诺实验对外界环境要求较严格,应避免在有振动设施的房间内进行。但由于实验室条件的限制,通常在普通房间内进行,故将对实验结果产生一些影响,再加之管子粗细不均匀等原因,层流雷诺数上界在1600-2000.
当流体的流速较小时,管内流动为层流,管中心的指示液成一条稳定的细线通过全管,与周围的流体无质点混合;随着流速的增加,指示液开始波动,形成一条波浪形细线;当速度继续增加,指示液将被打散,与管内流体充分混合。
四、实验装置基本配置:
- 操作平台 1个
- 回流水箱 1个
- 高位水箱 1个
- 有色液体喝 1个
- 有色管系 1套
- 循环管系 1套
- 观察管 2套
- 流量计 1套
- 循环水泵220V 1套
- 流量调节阀 1个