水力学实验报告(10)

水力学相关实验

实验（五）雷诺实验

一、实验目的

1.观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律； 2.观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程； 3.测定液体在圆管中流动时的下临界及上临界雷诺数Rec 二、实验原理

流体在管道中流动，具有两种不同的流动状态。大量试验表明，流体处于不同流态时，其阻力特性也不同。雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。其实用意义在于：综合管材（质）、管径、内表面情况等，进行流动阻力计算。

在实验过程中，保持水箱中的水位恒定（即作用水头H不变）。如果管路中出口阀门开度较小，在管路中就有稳定的平均速度v，红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动，为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态微紊流运动。继续开大尾部阀门，红色水一出管尖，立即消失得无影无踪，此为完全紊流运动。 三、实验装置

雷诺仪１台，结构示意图（见图１） 秒表１只 温度计１支

管流量Q用体积法测出：Q

V

t

式中：t —— 量水时间，s

3

ΔV ——t时段内计量水箱中水的体积增量，cm。

V

管流平均流速用下式计算：

QA

式中： A—管道的横截面积，cm2；

雷诺数

Rec

Vc d

，

式中：d—管路直径，2.6 cm； V—流速，cm/s；

2

ν—实验水温下水的运动粘滞系数(cm/s)。

0.01775

1 0.0377t 0.000221t2