文档介绍：2005 向文英、江岸编写
实验五(1)
雷诺实验与紊流机理、流动阻力演示实验
知识点:
层流与紊流;层流与紊流的判断标准;紊流形成机理;绕流阻力。
一、实验目的与意义
1、观察层流、紊流的流态;
2、测定临界雷诺数,掌握圆管流态的判断标准;
3、观察紊流形成的过程,理解紊流产生的机理;
4、观察的流态;
5、观察流体在各种绕流运动中阻力的大小,分析流体流动的两种阻力形式。

二、实验要求测试内容
1、观察层流、紊流的流态;
2、测定临界雷诺数,掌握圆管流态的判断标准;
3、观察紊流形成的过程,理解紊流产生的机理;
4、理解流体绕流过程中的摩擦阻力与压差阻力的两种阻力形式。

三、实验原理
1、雷诺数:反映惯性力与粘性力的比值。
υd
R =
e ν
4Q
υ= 2
πd
为紊流
Re > 4000
〈为层流
Re 2000
〈〈为层流与紊流过度区
2000 Re 4000
2、绕流阻力:为摩擦阻力与压差阻力之和。
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ρυ 2 ρυ 2
= + ACACD
ff 2 pp 2
式中:D——绕流阻力;
Cf——绕流摩擦阻力系数;
Af——绕流摩擦阻力迎流面积;
Cp——绕流压差阻力系数;
Ap——绕流压差阻力迎流面积;
υ——来流速度。

四、实验仪器与元件
实验仪器: 雷诺实验仪、壁挂式流动显示仪
仪器元件:自循环供水系统、颜色水箱、放水阀等
流体介质:水、颜色水
实验装置如图:
颜色水箱
水箱
放水阀
循环水泵

图 1 雷诺实验仪

五、实验方法与步骤
实验方法与操作步骤如下:
1、熟悉实验装置各部分功能,记录有关常数;
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,
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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,用体积法测定流量;
(3)、根据所测流量计算下临界雷诺数,并与公认值(2000)比较,偏离过大,需重测;
(4)、重新打开调节阀,使其形成完全紊流,按照上述步骤重复测量不少于三次;
(5)、同时用水箱中的温度计测记水温,从而求得水的运动粘度。
注意:
(1)、每调节阀门一次,均需等待稳定几分钟;
(2)、关小阀门过程中,只许渐小,不许开大;
(3)、随出水流量减小,应适当调小开关(右旋),以减小溢流量引发的扰动。

4、测定上临界雷诺数。
逐渐开启调节阀,使管中水流由层流过渡到紊流,当色水线刚开始散开时,即为上临界状
态,测定上临