实验九 雷诺数的测定与流型观察
一、实验目的
1. 观察流体在管内流动的两种不同型态。 2. 确定临界雷诺数Re。 二、基本原理
1. 流体在管内流动时，一般情况下，不是处于滞流（层流）就是处于湍流（紊流）状态。滞流时，流体质点运动互相平行，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：
Re?式中：d——管子内径，m； u——流速，m/s；
ρ——流体密度，kg/m3； μ——流体黏度，Pa·s。
du??
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。
2. 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
如图所示，，实验时水由水箱1进入实验玻璃试验管2，水量由进水阀6控制，水箱内设有进水稳流装置5及溢流口，以维持液面平稳恒定，多余的水由溢流口管10排出，以保证进水阀6开度不变时通过实验试验管的水流量不变，即稳定流动。
玻璃试验管内径：直径为25mm；全长为1200mm。 四、实验操作
1.熟悉实验装置及流程；
2.开阀9放一团墨水（2cm-3cm），再关9阀，略微开启4阀，使管中的水在很低的速度下流动，观察墨水顶端形状；
3.开阀6向高位槽供水，并调节6阀保持有少量水溢流；
4.微开启阀9，调节阀4的开度，观察墨水线在管中出现的不同现象；
5.记录层流，过渡流，湍流时转子流量计的读数；
6.流量由小到大，观察墨水线由直线转变为波动时转子流量计读数，再使流量由大到小，观察墨水线条由波动转为直线时转子流量计读数，如此重复测定，即可测出本实验装置层流临界值；
7.关阀9，再关阀4，后关阀6。 雷诺试验现象：
五、注意事项
1.溢流量不要太大，液面波动严重时会影响测试结果； 2.9阀墨水量不应过大，否则即浪费又影响测试结果； 3.读取流量计读数应待4阀调节完稍候再读； 4.轻开轻关各阀门。 六、实验记录数据 水温t= ℃
序号 1 2 3 4 5 6 7 流量 V（m3/h） 试验管内流速 u（m/s） 雷诺数Re 现象观察记录 一条直线 直线微动 细线扰动成波状前进 细线螺旋前进 出现断裂、漩涡、混合 断裂、混合、逐渐消失 混合
实验九 雷诺数的测定与流型观察
